Vidros e Tintas

METAIS

GENERALIDADES

        Entende-se por metal, ao elemento químico que existe como cristal ou agregados de cristais no estado sólido, caracterizado pelas seguintes principais propriedades: alta dureza, grande resistência mecânica, elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura), alta condutibilidade elétrica e térmica. Denomina-se de cristal, a disposição interna regular dos átomos segundo três direções preferenciais, e só em condições especiais este arranjo interno é seguido nas faces externas. Os cristais constituem as moléculas dos metais que se agrupam, formando os grãos, que em certos casos são visíveis a olho nu. Os metais constituem um dos grupos mais importantes entre os materiais de construção, atendendo um sem número de empregos no campo da engenharia.

Acresce ainda a utilização de ligas metálicas, que resultam da mistura de um ou mais metais entre si ou com outros elementos químicos. A liga metálica tem composição cristalina e comporta-se como metal, tendo propriedades mecânicas melhores que os metais puros.

ESQUEMA RETICULAR DOS CRISTAIS CONSTITUINTES DOS METAIS

É determinado por análise de seu espectro aos raios X. Tem-se:

1. Sistema cúbico centrado (9 átomos) Metais do tipo: Fe e Cr.

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b) Sistemas Cúbicos de Face Centrada (14 átomos). Metais dos tipos: Al, Cu, Au e Ni.[pic 1]

[pic 2]

1. Sistema Hexagonal (17 átomos), Metais do tipo: Zn e Mg.

[pic 3]

MINERAIS

        São combinações de metais com outros elementos químicos, formando óxidos, sulfetos, hidratos, carbonatos etc.

        Os depósitos se encontram na superfície ou no interior da terra.

MINÉRIO

        Quando o mineral contém uma quantidade explorável economicamente de metal, recebe o nome de minério.

Ex.: hematita: Fe2O3 (com Fe de 45 a 70%), abundante no Brasil.

Obs.: Alguns metais podem se apresentar no estado puro, como o ouro, a platina, a prata, o cobre, o mercúrio e o enxofre.

AÇO

DEFINIÇÃO

        O aço é uma liga Fe-C, com teor de 0,10%≤ C ≤ 1,5%, sendo que acima deste valor se tem o ferro fundido até C ≤ 4,0% sendo que após este limite não há utilização comercial da liga metálica. O aço CA (usado no concreto armado) tem C < 0,5%. À liga metálica (aço) são também incorporados outros elementos para melhoria de suas propriedades, tais como: magnésio, silício, alumínio, enxofre, fósforo e cromo. Sendo, no que se refere às propriedades finais do aço, o teor do carbono é de fundamental importância.

Obs.: Quando a liga metálica Fe-C fundida, se torna um sólido a uma temperatura t1 (variável com o teor de C), a mistura se torna estável e homogênea até atingir uma temperatura t2 (variável com o teor de C), a partir da qual a liga sofre modificações gradativas que terminam bruscamente a uma temperatura tc, denominada de temperatura crítica (variável com o teor de C, mas em torno de 700ºC), abaixo da qual se tem o aço com a sua textura definitiva.

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A FABRICAÇÃO DO AÇO “CA”

Aço classe A ou aço tipo A

        Laminado a quente, sendo trabalhado acima da temperatura crítica (ocorrendo então uma nova recristalização) sem posterior deformação a frio. É macio, dúctil, mas não pode sofrer tratamento térmico (têmpera ) para elevar a sua dureza e aumentar sua resistência à ruptura à tração. No ensaio de ruptura à tração apresenta no diagrama carga-deformaçao (fig. Abaixo) patamar de escoamento.[pic 4]

Limite convencional de escoamento                        [pic 6][pic 5]

Limite convencional de resistência                         [pic 8][pic 7]

Sm é a seção inicial do c.p., calculada do seguinte modo:

ρ (massa específica aparente do aço) = [pic 9]

  como ρ aço = 7,85 g/cm2, vem:[pic 10]

 (em cm2, que deve ser transformado em mm2)[pic 11]

OBS.: l é o comp. Em cm do cp.[pic 12]

        O diagrama carga-deformação do aço tipo A, apresenta as seguintes fases: a – b reta: fase elástica, onde se obedece a lei de Hooke, sendo as deformações proporcionais às cargas (ou às tensões, sendo o gráfico, o mesmo). Nesta fase, descarregada a prensa a deformação até aquele instante desaparece.[pic 13]

        b – c: fase escoamento ou patamar de escoamento, onde para uma carga constante Pe, por alguns segundos tem-se a continuidade das deformações.[pic 14]

        c – d: fase plástica: em qualquer ponto da mesma (ex.: ponto l´) descarregada a prensa fica uma deformação permanente, que pode ser determinada traçando-se do mesmo uma paralela à fase elástica até encontrar o eixo das abscissas.[pic 15][pic 16]

        No caso do ponto l´, tem l l´  | |        a – b , e a deformação permanente ∆ L,

        A fase plástica termina quando se atinge a carga máxima (pmáx) do ensaio.[pic 17]

        d – r: fase de ruptura: a partir do pmáx começa a correr uma estricção em uma seção do c.p., a carga diminui e logo em seguida tem-se a ruptura em r.

AÇO CLASSE B OU AÇO TIPO B

        Laminado abaixo da temperatura crítica, o que faz com que com o mesmo  e o teor de C de um aço do tipo A torna-se mais resistente, mas em compensação resulta menos trabalhável que o do tipo A. através de tratamento térmico pode-se aumentar a sua dureza e resistência à ruptura à tração. Seu diagrama carga-deformação é semelhante ao do tipo A, não apresentando porém, o patamar de escoamento. (fig. Abaixo). Para a determinação de Pe (carga instantânea de escoamento) considera-se um valor  (deformação específica ou unitária) = 0,2 % a partir da qual se determina ∆ Le (em mm) da qual se traça uma paralela à fase elástica até atingir o diagrama carga-deformação, tendo-se então o valor de Pe. Para isso o diagrama tem que ser traçado (com escalas adequadas) em papel milimetrado, ligando-se os pontos correspondentes até uma carga inferior a carga máxima pmáx, pois no ensaio utiliza-se um extensômetro (acoplado ao cp) que termina as deformações em mm na escala de 1/100 e que é retirado antes de se atingir pmáx, senão o aparelho se quebra.[pic 18][pic 19]