Materiais De Construção Mecanica

1 - Aço Comum ao Carbono

Aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do ferro fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%. O carbono é um material muito usado nas ligas de ferro, porém varia com o uso de outros elementos como: magnésio, cromo, vanádio e tungstênio. O carbono e outros elementos químicos agem com o agente de resistência, prevenindo o deslocamento em que um átomo de ferro em uma estrutura cristalina para passa para outro. A diferença fundamental entre ambos é que o aço, pela sua ductibilidade, é facilmente deformável por forja, laminação e extrusão, enquanto que uma peça em ferro fundido é muito frágil.

O aço pode ser classificado da seguinte maneira:

• Quantidade de carbono em porcentagem

• Composição química

• Quanto à constituição microestrutura

• Quanto à sua aplicação

A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o [[SAE]] é o mais utilizado, e adota a notação ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente, e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem.

Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora outros elementos químicos, alguns prejudiciais, provenientes da sucata, do mineral ou do combustível empregue no processo de fabricação, como o enxofre e o fósforo. Outros são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua resistência, ductibilidade, dureza ou outra, ou para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o molibdênio e outros.

No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta-liga. O enxofre e o fósforo são elementos prejudicais ao aço pois acabam por intervir nas suas propriedades físicas, deixando-o quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um anti-sulfurante como o magnésio e outros elementos de liga benéficos. Existe uma classe de aços carbono, conhecida como aços de fácil usinabilidade, que contém teores mínimos de fósforo e enxofre. Estes dois elementos proporcionam um melhor corte das ferramentas de usinagem, promovendo a quebra do cavaco e evitando a aderência do mesmo na ferramenta. estes aços são utilizados quando as propriedades de usinabilidade são prioritárias, em relação as propriedades mecânicas e microestruturais, (peças de baixa responsabilidade).

As propriedades do aço podem variar de acordo com sua composição química e teor de carbono, garantido uma grande diversidade de aplicações práticas.

O aço apresenta um comportamento dúctil com regimes de deformação elástica e plástica.

Diagrama tensão-deformação típico do aço (sem escala).

Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico-linear, onde a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de proporcionalidade, tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento. O valor máximo da tensão antes da ruptura (ponto mais alto do diagrama tensão-deformação) é denominado resistência à ruptura do material.

Os diversos tipos de aço são classificados e denominados por normas nacionais (NBR) e internacionais (ASTM) de acordo com sua aplicação e propriedades mecânicas (principalmente a resistência ao escoamento e resistência à ruptura, no caso de aços estruturais).

A propriedades médias de um aço com 0,2% de carbono em peso giram em torno de:

• Massa volumétrica': 7860 kg/m³ (ou 7,86 g/cm³)

• Coeficiente de expansão térmica: 11,7 10−6 (C°)−1

• Condutividade térmica:52,9 W/m-K

• Calor específico: 486 J/kg-K

• Resistividade elétrica: 1,6 10−7Ωm

• Módulo de elasticidade (Módulo de Young) Longitudinal: 210GPa

• Módulo de elasticidade (Módulo de Young) transversal:80 GPa

• Coeficiente de Poisson: 0,3

• Limite de escoamento: 210 MPa

• Limite de resistência a tração: 380 MPa

• Alongamento: 25%

2 - Latão

O latão é uma liga metálica de cobre e zinco com porcentagens deste último entre 3% e 45%, dependendo do tipo de latão. Outros metais podem ser adicionados, e variando a quantidade e a proporção destes metais, altera-se as propriedades da liga. Ocasionalmente se adicionam pequenas quantidades de alumínio, estanho, chumbo e arsênio para potencializar algumas das características dessa ligação, dependendo de como e onde a liga será utilizada. É bastante maleável (mais que o cobre ou o zinco separadamente), dúctil, resistente a impactos e um bom condutor de energia térmica e energia elétrica. Possui um ponto de fusão relativamente baixo e pode ser fundido facilmente em pequenos fornos especializados. Este ponto de fusão não é fixo, pois dependerá da quantidade e da proporção dos metais que foram utilizados em sua composição. No geral, o ponto de fusão do latão situa-se entre 900ºc-940ºc. Por estas características o latão pode ser forjado, fundido, laminado e estirado a frio de maneira mais fácil do que os próprios metais que o compõe. Esta liga apresenta densidade maior que a dos aços mas menor que as ligas de cobre, sendo de aproximadamente 8600 kg/m³. Tem uma cor amarelada semelhante a do ouro e é consideravelmente resistente a manchas. As utilizações do latão são vastas e compreendem uma série de segmentos industriais.