Materiais Metálicos Construção Civil

Materiais Metálicos Construção Civil

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Materiais para

Construção Civil I

Materiais Metálicos para Construção Civil

Materiais metálicos – definições01
Características gerais dos metais01
Estrutura cristalina dos metais01
Estados alotrópicos do ferro02
Propriedades dos constituintes metalográficos03
Tratamento dos aços03
Crescimento dos grãos03
Recristalização de grãos deformados por trabalho mecânico à quente03
Deformação a frio (encruamento)04
Normalização04
Têmpera04
Recozimento04
Revenido05
Tratamento isotérmico dos aços05
Propriedade dos metais06
Densidade06
Propriedades térmicas06
Propriedades elétricas e magnéticas06
Propriedades químicas06
Propriedades mecânicas – definições06
Propriedades mecânicas07

SUMÁRIO Resistência à tração ......................................................................................... 07

Alongamento e estricção08
Diagrama tensão x deformação verdadeiro09
Resistência à compressão10
Dobramento10
Resistência à ruptura transversal1
Dureza1
Fluência12
Fadiga12
Obtenção do aço para concreto armado13
Aços para concreto armado14

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Materiais Metálicos Definições:

Metais: do ponto de vista tecnológico, o metal é um elemento químico que existe como cristal ou agregado de cristais no estado sólido e é caracterizado pelas seguintes propriedades:

• Alta dureza;

• Elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura);

• Boa condutibilidade térmica e mecânica;

• Etc.

Minerais: são metais encontrados diretamente na natureza ou na forma combinada com outros elementos.

Minérios: são os minerais dos quais se podem extrair os metais. São os modos como normalmente os metais se encontram na natureza, em forma de misturas de metais ou compostos de metais e impurezas, sempre com a possibilidade de serem processados economicamente.

Jazida ou depósito: massa de minérios ou mistura de minérios existentes na superfície ou no interior da terra em quantidades suficientes para serem explorados economicamente.

Ligas: são os produtos metalúrgicos provenientes da mistura ou da combinação de um ou mais metais entre si ou com outros elementos, apresentando propriedades mecânicas e tecnológicas melhores que a dos metais puros. Podem ser obtidas através de processos de fusão, pressão, eletrólise, aglutinação, metalurgia associada, etc.

Metalurgia: é o estudo das propriedades dos metais, das mudanças dessas propriedades através de tratamentos especiais, dos processos de fabricação, da constituição e estrutura dos metais e ligas, etc.

Obtenção dos metais A partir do minério, a obtenção de um metal passa pelas fases de mineração e metalurgia. A mineração compreende a colheita do minério (a céu aberto ou subterrânea) e a sua concentração, que consiste em separar os minérios utilizáveis dos economicamente pobres através da eliminação da ganga (areia, argila, organismos, etc.). A concentração poderá ser feita por processos mecânicos ou químicos.

Processos mecânicos:

• Fragmentação ou trituração: o minério é quebrado em pedaços menores;

• Classificação: separação das pedras inúteis;

• Levigação: separação dos materiais por diferença de densidade através de lavagem em água corrente;

• Flotação: mistura de óleo e água ao minério seguida de insuflação de ar, fazendo com que se forme uma espuma rica em minério que é colhido posteriormente na superfície da mistura;

• Separação magnética: um equipamento magnético atrai o metal separando-o das impurezas;

• Lavagem simples;

• etc.

Processos químicos:

• Ustulação: aquecimento do minério sob forte jato de ar provocando a sua decomposição ou oxidação;

• Calcinação: aquecimento ao fogo.

Na etapa da metalurgia, ocorre a extração do metal puro do minério através de processos como:

• Redução: fusão do minério com carbono ou óxido de carbono em fornos de alta temperatura;

• Precipitação química: reações simples da qual resulta o metal puro;

• Eletrólise: para minérios que possam ser dissolvidos na água;

• etc.

Características gerais dos metais Estrutura Cristalina dos Metais

Reticulados cristalinos: os metais ao se solidificarem cristalizam-se, isto é, assumem posições relativamente definidas e ordenadas, formando uma figura geométrica regular que é o cristal.

Existem sete sistemas cristalinos que, de acordo com a disposição dos átomos, dão origem a 14 tipos de reticulados.

A maioria dos metais (cerca de dois terços) cristaliza de acordo com três tipos de reticulados:

• Reticulado cúbico centrado: em que os átomos se dispõem nos vértices e no centro de um cubo. Ex.: ferro à temperatura ambiente (forma

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• Reticulado cúbico de face centrada: em que os átomos se dispõem nos vértices e nos centros das faces de um cubo. Ex.: ferro acima de 912 ºC (forma alotrópica gama), alumínio, cobre, chumbo, níquel, prata, etc.

• Reticulado hexagonal compacto: em que os átomos se localizam em cada vértice e no centro das bases de um prisma hexagonal, além de três outros átomos que se localizam nos centros de três prismas triangulares alternados.

Alotropia ou polimorfismo: é a propriedade que certos metais (como o ferro) apresentam de possuírem reticulados cristalinos diferentes conforme a temperatura.

Estados alotrópicos do ferro A alotropia do ferro é muito importante sob o ponto de vista da produção do aço. A forma alotrópica gama pode dissolver carbono até uma porcentagem de aproximadamente 2%, ao passo que a forma alfa dissolve apenas uma quantidade mínima de carbono, da ordem de 0,02% (a 727ºC). Esse fato tem grande importância no tratamento térmico dos aços.

Ferro alfa (α) ou ferrita: é o ferro que ocorre entre a temperatura ambiente e 910ºC. Sua estrutura é cúbica de corpo central e não permite formar liga com o carbono. É dúctil, usinável e apresenta a propriedade de ser magnética até a temperatura de 780ºC.

Ferro gama (γ): é o ferro que ocorre entre as temperaturas de 910 e 1400ºC. Apresenta estrutura cúbica de face centrada que melhor permite a solubilidade do carbono. É dúctil e suave.

Ferro delta (δ) ou ferrita delta: é o ferro que ocorre entre 1400 e 1539ºC (temperatura de fusão do ferro). Possui estrutura cúbica de corpo central.

Os pontos máximos de temperatura para cada estado alotrópico (910ºC, 1400ºC e 1539ºC) são os que se denominam pontos críticos.

1539
Ferro delta
(δ)
1400
Ferro gama
(γ)
910
780
Ferro alfa
(α) Ferro magnético

T (ºC) Tempo (horas)

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Propriedades dos constituintes metalográficos

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