Aluminio

Sumário

1 - O Metal Alumínio .......................................... 4 2 - Obtenção do Alumínio .................................. 6 3 - Características do Alumínio ........................ 10 4 - Ligas de Alumínio ....................................... 16 5 - Propriedades Mecânicas ........................... 24 6 - Caracterização das Propriedades Mecânicas - Têmperas ................................ 28 7 - Tratamentos Térmicos ................................ 30 8 - Processos Industriais ................................. 34 9 - Principais Aplicações ................................. 58 10 - Desenvolvimento Sustentável ................... 64 11 - Normas Brasileiras ..................................... 68 2

Introdução

O

alumínio, por suas excelentes propriedades físico-químicas – entre as quais se destacam o baixo peso específico, a resistência à corrosão, a alta condutibilidade térmica e elétrica e a infinita reciclagem apresenta uma ampla variedade de utilização, que o torna o metal nãoferroso mais consumido no mundo. Com o objetivo primordial de facilitar o acesso a literaturas específicas sobre o alumínio e, cada vez mais, tornar disponível informações técnicas sobre o metal, a ABAL está lançando a segunda edição do manual Fundamentos do Alumínio e suas Aplicações. Esta nova publicação visa fornecer aos estudantes e profissionais em geral, e aos iniciantes na metalurgia

do alumínio, informações sobre as diversas etapas de fabricação deste importante metal – da obtenção do minério até o produto final –, com linguagem concisa e clara. A expectativa é que este novo manual se constitua em um instrumento básico de consulta e orientação para os profissionais atuais e futuros – dos vários segmentos da indústria do alumínio. O manual Fundamentos do Alumínio e suas Aplicações aborda aspectos relativos à obtenção do alumínio, características do metal, ligas, propriedades mecânicas, têmperas, tratamentos térmicos, processos industriais, principais aplicações, desenvolvimento sustentável e Normas Brasileiras sobre o alumínio. A elaboração desta nova publicação é fruto de mais um trabalho sério e competente dos profissionais que integram a Comissão Técnica da ABAL e sua edição só foi possível graças ao prestígio e confiança dos patrocinadores, aos quais, mais uma vez, a Entidade agradece.

Comissão Técnica Associação Brasileira do Alumínio - ABAL Maio/2007 3

Charles Martin Hall

Paul Louis Héroult Usina hidroelétrica - CBA Escultura em alumínio Bauxita e Alumina Lingotes de alumínio

O Metal

Alumínio

primeiros automóveis que já possuíam painéis revestidos de alumínio comercialmente puro. Entretanto, a resistência limitada do metal comercialmente puro restringia sua aplicação, especialmente quando havia alguma dificuldade nas indústrias metalúrgicas em favor de materiais tradicionais com os quais elas estavam mais familiarizadas. Conseqüentemente, no início do Século as indústrias de alumínio começaram a trabalhar na produção de ligas de alumínio com propriedades mecânicas mais elevadas. Os primeiros experimentos foram através de tentativas e erros, aliados a observações perspicazes, conduzindo a experiências posteriores baseadas no aumento do conhecimento dos princípios metalúrgicos fundamentais envolvidos. O rápido e notável crescimento da importância do alumínio na indústria é resultado de uma série de fatores: é um metal que possui excelente combinação de propriedades úteis resultando numa adequabilidade técnica para um campo extraordinário de aplicações em engenharia;

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pode ser facilmente transformado, através de todos processos metalúrgicos normais, sendo assim viável à indústria manufatureira em qualquer forma que seja requerida; as atividades de pesquisa desenvolvidas pela própria indústria do alumínio, pelos laboratórios acadêmicos e pelos seus usuários têm levado a um maior conhecimento das características de engenharia deste metal, além do que técnicas de fabricação, de soldagem e de acabamento têm sido desenvolvidas, fazendo com que o alumínio seja considerado um material que não apresenta dificuldade nas suas aplicações; finalmente, um fator importante na aceitação geral do alumínio tem sido a livre divulgação da indústria quanto às recomendações aos usuários e potenciais usuários do metal. Isto tem sido feito pelos fabricantes individualmente, por centros de pesquisa e pela ABAL.

O

aumento espetacular no consumo de alumínio é prova do que este metal significa na indústria moderna. O alumínio segue o ferro/aço entre os metais de maior consumo anual, sendo o mais importante dos metais não ferrosos. A variedade de usos do alumínio está relacionada com suas características físico-químicas, com destaque para seu baixo peso específico, comparado com outros metais de grande consumo, resistência à corrosão e alta condutibilidade elétrica/térmica. O alumínio foi descoberto por Sir Humphrey Davy em 1809, tendo sido isolado pela primeira vez em 1825 por H. C. Oersted. Porém, apenas em 1886 foi desenvolvido um processo industrial econômico de redução. Neste ano, dois cientistas trabalhando independentemente, Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Paul Louis Héroult, na França, inventaram o mesmo procedimento eletrolítico para reduzir a alumina em alumínio. O procedimento Hall-Héroult é o que se usa atualmente e consome cerca de 14,8 kWhcc (média brasileira) para a produção de um quilo de alumínio primário. O elemento “alumínio” é abundante na crosta terrestre na forma 4

de óxido de alumínio (Al2O3) e as reservas minerais são quase ilimitadas. O minério industrial mais importante é a “bauxita”, com um teor de óxido de alumínio entre 35% a 45%; suas jazidas localizam-se principalmente nas regiões tropicais e, no Brasil, concentram-se na área amazônica. O Brasil tem vocação para produção de alumínio, pois além da abundante reserva de bauxita (o Brasil detém a terceira maior reserva de bauxita do mundo), tem um alto potencial de geração de energia hidrelétrica, que é um insumo primordial para obtenção do alumínio primário através da eletrólise, conforme já mencionado. Quando o alumínio era ainda uma curiosidade com custo elevado de produção, as primeiras