Aplicações e processamento de ligas metálicas Flashcards
Quais os meio de modificar as propriedades de uma liga?
Processos de fabricação e tratamentos térmicos apropriados.
As ligas são divididas em 2 grupos, quais são?
Ligas ferrosas (as quais o ferro é o principal constituinte) e não ferrosas.
Aço e ferro fundido são de qual grupo de ligas?
Ligas ferrosas
Qual a principal desvantagem das ligas ferrosas?
Susceptibilidade à corrosão.
O que são aços?
Os aços são ligas de ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de liga. As propriedades mecânicas são sensíveis ao teor de carbono, que normalmente é inferior a 1,0 %p.
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Aço extra doce - < 0,15 %p C
Aço meio doce -
Aço meio duro -
Aço duro -
Aço extra duro - 0,7 a 2 %p C
Qual a diferença entre aço carbono comum e aço liga?
Os aços-carbono comuns contêm apenas concentrações residuais de impurezas além do carbono, e um pouco de manganês. Nos aços-liga, mais elementos de liga são intencionalmente adicionados em concentrações específicas.
Quais as características dos aços com baixo teor de carbono.
Baixo teor de carbono:
- Contêm geralmente menos de 0,25 %p C e não respondem a tratamentos térmicos para formar martensita
- Um aumento na resistência mecânica é conseguido por trabalho a frio
- As microestruturas consistem nos constituintes ferrita e perlita.
- Apresentam relativamente baixa dureza e baixa resistência, mas ductilidade e tenacidade excepcionais.
- São usináveis, soldáveis e, entre todos os aços, sua produção é mais barata.
- Aplicações típicas incluem componentes das carcaças de automóveis, formas estruturais (vigas I, canaletas e cantoneiras) e chapas que são usadas em tubulações, edificações, pontes e latas estanhadas.
O que são aços HSLA?
São aços de alta resistência e baixa liga
(ARBL ou HSLA — high-strength, low-alloy), eles compõe o grupo de ligas de baixo teor de carbono:
- Eles contêm outros elementos de liga, tais como cobre, vanádio, níquel e molibdênio.
- Apresentam maiores resistências que os aços carbono comuns com baixo teor de carbono.
- A maioria pode ter sua resistência mecânica aumentada por tratamento térmico, alcançando
limites de resistência à tração superiores a 480 MPa. - São dúcteis, conformáveis e usináveis.
- Sob atmosferas normais, os aços ARBL são mais resistentes à corrosão do que os aços-carbono comuns, os quais eles substituíram em muitas aplicações em que a resistência estrutural é crítica (por exemplo, em pontes, torres, colunas de sustentação em prédios altos e vasos de pressão).
Quais as características dos aços com médio teor de carbono?
Alto teor de carbono:
- Apresentam concentrações de carbono entre aproximadamente 0,25 e 0,60 %p.
- Podem ser tratadas termicamente por meio de etapas que compreendem a austenitização, têmpera e revenido.
- Têm baixa temperabilidade e podem ser termicamente tratados com sucesso apenas em seções muito finas e com taxas de resfriamento muito rápidas.
- Essas ligas, quando tratadas termicamente,
são mecanicamente mais resistentes do que os aços com baixo teor de carbono, porém com o sacrifício da ductilidade e da tenacidade. - Suas aplicações incluem rodas de trens e trilhos de ferrovias, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas e componentes estruturais de alta resistência que exigem uma combinação de alta resistência mecânica, resistência à abrasão, e tenacidade.
Quais as características dos aços com alto teor de carbono?
Alto teor de carbono:
- Apresentam teores de carbono entre 0,60 e 1,4 %p.
- São os mais duros e mais resistentes, porém menos dúcteis entre os aços-carbono.
- São quase sempre empregados na condição temperada e revenida e, como tal, são especialmente resistentes ao desgaste, e capazes de manter a aresta de corte afiada.
- Os aços-ferramenta e para matrizes são ligas
com alto teor de carbono, contendo geralmente cromo, vanádio, tungstênio e molibdênio. Esses elementos de liga combinam-se com o carbono para formar carbetos, muito duros e resistentes ao desgaste (por exemplo, Cr23C6, V4C3 e WC). - São usados como ferramentas de corte e como matrizes para deformar e conformar materiais, assim como para a fabricação de facas, lâminas de corte, lâminas de serras, molas e arames de alta resistência.
Como é a especificação da AISI/SAE? Os aços 1010 e 1020 possuem quantos % de carbono?
Consiste em um número com quatro dígitos: os dois primeiros dígitos indicam o tipo da liga e os dois últimos dígitos dão a concentração de carbono, nos casos de médio teor de carbono.
- Por exemplo aços 1010 e 1020 - correspondem à 0,10% e 0,20% de carbono.
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Nos casos de aço liga o terceiro e o quarto
dígitos representam a porcentagem em peso de carbono multiplicada por 100.
*Por exemplo, um aço 1060 é um aço-carbono comum que contém 0,60 %p C.
O que são aços inoxidáveis?
- Os aços inoxidáveis são altamente resistentes à corrosão (ferrugem).
- São divididos em três classes — martensíticos, ferríticos ou austeníticos.
- Os aços inoxidáveis martensíticos suportam serem tratados termicamente, de maneira que a
martensita é o principal microconstituinte. Já, os aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos são endurecidos e têm sua resistência aumentada por trabalho a frio, uma vez que não são tratáveis termicamente. - Os aços inoxidáveis austeníticos são os mais resistentes à corrosão, em razão de seus altos teores de cromo e também de adições de níquel, e são produzidos em maior quantidade.
- Tanto os aços inoxidáveis martensíticos quanto os ferríticos são magnéticos; os aços inoxidáveis austeníticos não o são.
- Alguns aços inoxidáveis são empregados com frequência em temperaturas elevadas e em
ambientes severos, uma vez que resistem à oxidação e mantêm sua integridade mecânica sob tais condições; o limite superior de temperatura em atmosferas oxidantes é de aproximadamente 1000°C - Os equipamentos que empregam esses aços incluem turbinas a gás, caldeiras de vapor para altas temperaturas, fornos para tratamento térmico, aeronaves, mísseis e unidades geradoras de energia nuclear
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IMPORTANTE: Seu elemento de liga predominante é o cromo, uma concentração de pelo menos 11 %p Cr é necessária. A resistência à corrosão também pode ser melhorada pela adição de níquel e molibdênio.
Existe aço inoxidável de resistência ultra-alta?
Sim, existe um denominado [17-7PH (do inglês precipitation hardening — endurecível por precipitação)], o qual é, de modo anormal, mecanicamente resistente e resistente à corrosão. O aumento de resistência é obtido por
tratamentos térmicos de endurecimento por precipitação.
O que são ferros fundidos?
- Os ferros fundidos são uma classe de ligas ferrosas que contêm teores de carbono
acima de 2,14 %p. - São fundidas com facilidade.
- São muito quebradiços para serem forjados, e a fundição é a técnica de fabricação mais conveniente.
- A maioria do carbono existe na forma de grafita.
Como controlamos a formação da grafita nos ferros fundidos?
A formação da grafita é promovida pela presença de SILÍCIO em concentrações superiores a aproximadamente 1 %p. Além disso, taxas de resfriamento mais lentas durante a solidificação favorecem a grafitização (isto é, a formação de grafita).
Essa tendência em formar grafita é regulada pela composição e pela taxa de resfriamento.
Quais são os 5 tipos mais comuns de ferro fundido?
- cinzento
- nodular (dúctil)
- branco
- maleável
- vermicular (grafita compacta)
Qual a característica do ferro fundido cinzento?
- O ferro cinzento é pouco resistente e frágil em tração.
- A resistência e a ductilidade são muito maiores sob cargas de compressão.
- São MUITO eficientes no amortecimento de energia vibracional.
- As estruturas das bases de máquinas e equipamentos pesados que são expostas às
vibrações são construídas, com frequência, com esse material. - Exibem uma elevada resistência ao desgaste.
- No seu estado fundido, eles têm alta fluidez na temperatura de fundição, o que permite a fundição de peças com formas complexas.
- ## Estão entre os materiais metálicos mais baratos que existem.
Qual a característica do ferro fundido nodular (ou ferro dúctil) ?
- É originado da adição de uma pequena quantidade de magnésio e/ou cério ao ferro cinzento antes da fundição.
- A grafita ainda se forma, porém em nódulos, ou partículas com formato esférico, em vez de flocos.
- São mais resistentes e muito mais dúcteis que o ferro cinzento.
- As aplicações típicas para esse material incluem válvulas, corpos de bombas, virabrequins, engrenagens, e outros componentes automotivos e de máquinas.
Quais as características do ferro fundido branco?
- Baixo teor de silício (que contêm menos de 1,0 %p Si) e taxas de resfriamento rápidas.
- É extremamente duro, mas também muito frágil, a ponto de sua usinagem ser virtualmente impossível.
- Seções grossas podem apresentar apenas uma camada superficial de ferro branco, a qual foi “resfriada mais rapidamente” durante o processo de fundição; o ferro cinzento se forma nas regiões do interior, que se resfriam mais lentamente.
- Seu uso está limitado a aplicações que necessitam de uma superfície muito dura e resistente à abrasão, sem um elevado grau
de ductilidade. - Em geral, o ferro branco é usado como um intermediário na produção de outro tipo de ferro fundido, o ferro maleável.
Quais as características do ferro fundido maleável?
- É originado do aquecimento do ferro branco em temperaturas entre 800°C e 900°C por um período de tempo prolongado e em uma atmosfera neutra (para prevenir a oxidação).
- Possui resistência relativamente elevada e uma ductilidade ou maleabilidade considerável.
- Aplicação em barras de ligação, engrenagens de transmissão e cárteres do diferencial para a indústria automotiva, e também flanges, conexões de tubulações e peças de válvulas para serviços marítimos, em ferrovias e em outros serviços pesados.
Quais as características do ferro fundido vermicular?
- A grafita nas ligas tem forma semelhante a um verme.
- Magnésio e/ou cério também é adicionado, mas as concentrações são mais baixas que no ferro dúctil.
- Os limites de resistência à tração
e de escoamento para os ferros fundidos vermiculares são comparáveis aos valores dos ferros dúcteis e maleáveis, e são maiores que os observados para os ferros cinzentos de maior resistência. - As ductilidades são intermediárias entre os valores para os ferros cinzento e dúctil.
- Em comparação aos outros tipos de ferro fundido os vermiculares possuem maior condutividade térmica, melhor resistência a choques térmicos (ou seja, a fratura que resulta de mudanças rápidas na temperatura) e menor oxidação em temperaturas elevadas.
- Empregados em blocos de motores diesel, distribuidores de exaustão, carcaças de caixas de
engrenagens, discos de freio para trens de alta velocidade, e volantes de motores.
De modo geral quais as desvantagens das ligas ferrosas quando comparadas com as ligas não ferrosas?
(1) massa específica relativamente elevada
(2) condutividade elétrica comparativamente baixa
(3) suscetibilidade inerente à corrosão em alguns ambientes comuns.
O que significa o termo “termicamente tratável” ?
O termo “termicamente tratável” designa uma liga cuja resistência mecânica é aumentada por endurecimento por precipitação ou por uma transformação martensítica, ambos envolvem procedimentos específicos de tratamento térmico.
Qual a característica do cobre quando está SEM elemento de liga?
- É tão macio e dúctil que é muito difícil de ser usinado.
- Capacidade quase ilimitada de ser trabalhado a frio.
- É altamente resistente à corrosão em diversos ambientes, que incluem a atmosfera ambiente, a água do mar e alguns produtos químicos industriais.