MATERIAIS METÁLICOS
Profª Janaína Araújo
1. METAIS FERROSOS
 Ferro
 Não é encontrado puro na natureza. Encontra-se
geralmente combinado com outros elementos formando
rochas as quais dá-se o nome de MINÉRIO.
 Minério de ferro
 Retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado
exposto formando verdadeiras montanhas.
 Principais minérios: Hematita e Magnetita.
 Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido
em pedaços menores e em seguida levados para a
usina siderúrgica.
1. METAIS FERROSOS
 Obtenção do ferro gusa
 Na usina, o minério é derretido num forno denominado
ALTO FORNO.
 No alto forno, já bastante aquecido, o minério é
depositado em camadas sucessivas, intercaladas com
carvão coque (combustível) e calcário (fundente)
 Estando o alto forno carregado, por meio de dispositivo
especial injeta-se ar em seu interior. O ar ajuda a
queima do carvão coque, que ao atingir 1200ºC derrete
o minério.
1. METAIS FERROSOS
 Obtenção do ferro gusa
 O ferro ao derreter-se deposita-se no fundo do alto
forno. A este ferro dá-se o nome de ferro-gusa ou
simplesmente gusa.
 As impurezas ou escórias por serem mais leves,
flutuam sobre o ferro gusa derretido.
 Através de duas aberturas especiais, em alturas
diferentes são retiradas, primeiro a escória e em
seguida o ferro-gusa que é despejado em panelas
chamadas CADINHOS.
1. METAIS FERROSOS
 Obtenção do ferro gusa
 O ferro-gusa derretido é levado no cadinho e despejado
em formas denominadas lingoteiras.
 Uma vez resfriado, o ferro-gusa é retirado da lingoteira
recebendo o nome de LINGOTE DE FERRO GUSA.
 A seguir são armazenados para receberem novos
tratamentos, pois este tipo de ferro, nesta forma, é
usado apenas na confecção de peças que não
passarão por processos de usinagem.
1. METAIS FERROSOS
 Ferro fundido
 Liga de ferro - carbono que contém de 2 a 4,5% de
carbono. O ferro fundido é obtido diminuindo-se a
porcentagem de carbono do ferro gusa. É portanto um
ferro de segunda fusão.
 A fusão de ferro gusa, para a obtenção do ferro fundido,
é feita em fornos apropriados sendo o mais comum o
forno “CUBILÔ”.
 O ferro fundido tem na sua composição maior
porcentagem de ferro, pequena porcentagem de
carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo.
1. METAIS FERROSOS
 Aço
 Um dos mais importantes materiais metálicos usados
na indústria mecânica. É usado na fabricação de peças
em geral.
 Obtém-se o aço abaixando-se a porcentagem de
carbono do ferro gusa.
 A porcentagem de carbono no aço varia entre 0,05% a
1,7%.
1. METAIS FERROSOS
 Principais características do aço:
 Pode ser trabalhado com ferramenta de corte;
 Pode ser curvado;
 Pode ser dobrado;
 Pode ser forjado;
 Pode ser soldado;
 Pode ser laminado;
 Pode ser estirado (trefilado);
 Possui grande resistência à tração;
1. METAIS FERROSOS
 Aço ao carbono
 São
os que contém além do ferro, pequenas
porcentagens de carbono, manganês, silício, enxofre e
fósforo.
 Os elementos mais importantes do aço ao carbono são
o ferro e o carbono. O manganês e silício melhoram a
qualidade do aço, enquanto que o enxofre e o fósforo
são elementos prejudiciais.
 Ferro - É o elemento básico da liga.
 Carbono - Depois do ferro é o elemento mais
importante do aço.
 A quantidade de carbono define a resistência do aço.
1. METAIS FERROSOS
 Formas comerciais do aço
 Para os diferentes usos industriais, o aço é encontrado
no comércio na forma de vergalhões, perfilados,
chapas, tubos e fios.
 Vergalhões - são barras laminadas em diversos perfis,
sem tratamento posterior à laminação.
1. METAIS FERROSOS
 Formas comerciais do aço
 Perfilados
- São vergalhões laminados em perfis
especiais tais como: L (cantoneira), U, T, I (duplo T), Z.
1. METAIS FERROSOS
 Chapas - São laminados planos, encontradas no
comércio nos seguintes tipos:
 Chapas pretas - sem acabamento após a laminação,
sendo muito utilizadas nas indústrias.
 Chapas galvanizadas - recebem após a laminação uma
fina camada de zinco. São usadas em locais sujeitos a
umidade, tais como calhas e condutores etc.
 Chapas estanhadas - também conhecidas como Folhas de
Flandres ou latas. São revestidas com uma fina camada
de estanho. São usadas principalmente na fabricação de
latas de conservas devido sua resistência à umidade e
corrosão.
PROPRIEDADES
MECÂNICAS DOS METAIS
Profª Janaína Araújo
PROPRIEDADES MECÂNICAS

Definem o comportamento do material quando
sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão
relacionadas à capacidade do material de resistir
ou
transmitir
romper
e
incontrolável.
estes
sem
se
esforços
aplicados
deformar
de
sem
forma
Principais propriedades mecânicas

Resistência à tração
Elasticidade
Ductilidade
Fluência
Fadiga
Dureza

Tenacidade,....





Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade
do material de resistir às forças mecânicas e/ou de
transmiti-las
Tipos de tensões que uma estrutura
esta sujeita
Tração
 Compressão
 Cisalhamento
 Torção

Como determinar as propriedades
mecânicas?

Feita através de ensaios mecânicos.

Utiliza-se normalmente corpos de prova para o
ensaio mecânico, não é praticável realizar o
ensaio na própria peça, que seria o ideal.

Geralmente, usa-se normas técnicas para o
procedimento das medidas e confecção do corpo
de prova para garantir que os resultados sejam
comparáveis.
NORMAS TÉCNICAS
Normas técnicas mais comuns:

ASTM (American Society for Testing and
Materials)

ABNT (Associação Brasileira de Normas
Técnicas)
Ensaios para determinação das
propriedades mecânicas







Resistência
Resistência
Resistência
Resistência
Resistência
Resistência
Dureza
à tração
à compressão
à torção
ao choque
ao desgaste
à fadiga
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO

É medida submetendo-se o material à
uma
carga
ou
força
de
tração,
paulatinamente crescente, que promove
uma deformação progressiva de aumento
de comprimento

NBR-6152 para metais
Resistência À Tração
Tensão () X Deformação ()
 = F/Ao
Kgf/cm2 ou Kgf/mm2 ou N/ mm2
Área inicial da seção reta transversal
Força ou carga
Deformação()= lf-lo/lo=l/lo
lo= comprimento inicial
lf= comprimento final
Comportamento dos metais quando
submetidos à tração
Resistência à tração
Dentro de certos limites,
a deformação é proporcional
à tensão (a lei de Hooke é
obedecida)
Lei de Hooke:
=E
Deformação Elástica e Plástica
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
 Precede à deformação
plástica
 É reversível
 Desaparece quando a
tensão é removida
 É proporcional à tensão
aplicada (obedece a lei de
Hooke)
Elástica
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA


É provocada por tensões que
ultrapassam o limite de
elasticidade
É irreversível; é resultado do
deslocamento permanente dos
átomos e portanto não
desaparece quando a tensão é
removida
Plástica
Módulo de elasticidade ou Módulo
de Young
E= /  =Kgf/mm2
• É o quociente entre a tensão
aplicada e a deformação
elástica resultante.
•Está relacionado com a rigidez
do material ou à resist. à
deformação elástica
A lei de Hooke só
é válida até este
ponto
P
Tg = E

Lei de Hooke:
=E
O Fenômeno de Escoamento

Esse fenômeno é nitidamente observado
em alguns metais de natureza dúctil,
como aços baixo teor de carbono.

Caracteriza-se
por
um
grande
alongamento sem acréscimo de carga.
Tensão de escoamento
Escoamento
Não ocorre escoamento propriamente dito
Resistência à Tração (Kgf/mm2)


Corresponde à tensão máxima aplicada ao material
antes da ruptura
É calculada dividindo-se a carga máxima suportada
pelo material pela área de seção reta inicial
Tensão de Ruptura (Kgf/mm²)

O limite de ruptura é geralmente inferior ao
limite de resistência em virtude de que a área da
seção reta para um material dúctil reduz-se
antes da ruptura
Ductilidade em termos de alongamento
• Corresponde
ao alongamento total
material devido à deformação plástica
%alongamento= (lf-lo/lo)x100
ductilidade
do
Ductilidade expressa como
estricção
Corresponde à redução na área da seção
reta do corpo, imediatamente antes da
ruptura
 Os
materiais dúcteis sofrem grande
redução na área da seção reta antes da
ruptura
Estricção= área inicial-área final
área inicial

Resiliência


Corresponde à capacidade do material de
absorver
energia
quando
este
é
deformado elasticamente
A propriedade associada é dada pelo
módulo de resiliência (Ur)
Ur=
esc
2
esc /2E
Resiliência

Materiais resilientes são aqueles que têm
alto limite de elasticidade e baixo módulo
de elasticidade (como os materiais
utilizados para molas)
Tenacidade

Corresponde à capacidade do material de
absorver energia até sua ruptura
tenacidade
FALHA OU RUPTURA NOS
METAIS
Fratura
Fluência
Fadiga
FRATURA

Consiste na separação do material em 2 ou
mais partes devido à aplicação de uma
carga
estática
à
temperaturas
relativamente baixas em relação ao ponto
de fusão do material
FRATURA

Dúctil
a deformação plástica continua
até uma redução na área

Frágil
não ocorre deformação plástica,
requerendo menos energia que a fratura
dúctil
que
consome
energia
para
o
movimento de discordâncias e imperfeições
no material
FRATURA
Fratura frágil
Fraturas dúcteis
Mecanismo da fratura dúctil
a- formação do pescoço
b- formação de cavidades
c- coalescimento das
cavidades para promover
uma trinca ou fissura
d- formação e propagação
da trinca em um ângulo
de 45 graus em relação
à tensão aplicada
e- rompimento do material
por propagação da trinca
FLUÊNCIA (CREEP)

Quando um metal é solicitado por uma
carga,
imediatamente
sofre
uma
deformação elástica. Com a aplicação de
uma
carga
constante,
a
deformação
plástica progride lentamente com o tempo
(fluência) até haver um estrangulamento
e ruptura do material
FLUÊNCIA (CREEP)

Definida
como
a
deformação
permanente, dependente do tempo e da
temperatura,
quando
o
material
é
submetido à uma carga constante

Este fator muitas vezes limita o tempo
de
vida
de
um
componente ou estrutura
determinado
FADIGA

É a forma de falha ou ruptura que ocorre
nas estruturas sujeitas à forças dinâmicas
e cíclicas

Nessas situações o material rompe com
tensões muito inferiores à correspondente
à resistência à tração (determinada para
cargas estáticas)
FADIGA

Os esforços alternados que podem
levar à fadiga podem ser:
Tração
 Tração e compressão
 Flexão
 Torção,...
