METAIS

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Metais
Ferrosos e não Ferrosos
Entende-se por metal um elemento químico que existe como cristal ou agregado de cristais, no estado sólido. Constituem os metais um dos grupos mais importante entre os materiais de construção, um infinito numero empregos do campo da Engenharia.
Introdução
O metal é caracterizado pelas seguintes propriedades: 
Alta dureza;
Grande resistência mecânica
Elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura) 
Alta condutibilidade térmica e elétrica.
Características 
Metais não ferrosos;
		Consiste em metais que não contenham ferro em suas composições como elemento principal, tais como: cobre, chumbo , bronze, níquel, alumínio, zinco e titânio .
Metais ferrosos;
		Os metais ferrosos mais comuns são o aço e o ferro fundido. Esses metais são ligas de ferro e carbono. A rigor, possuem uma porcentagem de ferro superior a 90%, daí a denominação de metais ferrosos, uma porcentagem máxima de carbono de 5%.
Classificação
Metais Não-Ferrosos
		O cobre é um metal relativamente raro, empregado das mais diversas formas. Foi o primeiro metal a ser usadas pelo homem como substituto da pedra, na confecção de armas, ferramentas de trabalho etc. 	Estudos apontam que o cobre foi utilizado pelos povos que viviam na ilha de Chipre há mais de 6.500 anos, daí a origem do seu nome, Cuprum.
Cobre
 É um dos metais mais importantes industrialmente, de coloração avermelhada,  dúctil,  maleável e bom condutor de eletricidade.que apresenta alta condutibilidade elétrica e térmica, só superada pela da prata. 
 
Símbolo químico: Cu;
Número atômico: 29;
Peso atômico: 63.54;
Densidade: 8,89 g/cm³;
Ponto de Fusão: 1.083 ºC;
Temperatura de Recozimento: 475-750 ºC;
Ponto de Ebulição: 2.595 ºC;
Estrutura Cristalina: CFC (cúbica de face centrada);
Calor específico a 20 °C: 380 J / kg * K.
Propriedades específicas do cobre:
		Da mina sai o minério contendo de 1% a 2% de cobre. Depois de extraído, britado e moído, o minério passa por células de flotação que separam a sua parte rica em cobre do material inerte e converte-se num concentrado, cujo teor médio de cobre é de 30%. 	Este concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre. O matte líquido passa por um conversor e, através de um processo de oxidação (insufla oxigênio para a purificação do metal), é transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que contém ainda impurezas como resíduos de enxofre, ferro e metais preciosos. 
		O cobre blister, ainda no estado líquido, passa por processo de refino e, ao seu final, é moldado, chegando ao ânodo com 99,5% de cobre. Após resfriados, os ânodos são colocados em células de eletrólise. São então intercalados por finas chapas de cobre eletrolítico, denominadas chapas de partida. Aplicando-se uma corrente elétrica, o cobre se separa do ânodo e viaja através do eletrólito até depositar-se nas placas iniciadoras, constituindo-se o catodo de cobre, com pureza superior a 99,99%.
Da extração:
		Já esta indústria, processa o catodo ou o vergalhão e, através de processos de laminação, extrusão, forja, fundição e metalurgia do pó, obtém uma larga variedade de produtos tais como fios e cabos elétricos, chapas, tiras, tubos e barras que são usados principalmente na indústria da construção civil, eletroeletrônica, automobilística e outras. 
 
Uso pela industria:
		O cobre é normalmente usado em sua forma pura, mas também pode ser combinado com outros metais para produzir uma enorme variedade de ligas. Cada elemento adicionado ao cobre permite obter ligas com diferentes características tais como: maior dureza, resistência a corrosão, resistência mecânica, usinabilidade ou até para obter uma cor especial para combinar com certas aplicações.
Ligas:	
É uma das ligas metálicas mais antigas da humanidade, a sua fabricação iniciou-se a mais de 3000 anos, e ficou conhecida como idade do Bronze. A combinação do Estanho com o Cobre na tentativa produziu um metal que apresentava flexibilidade, e era mais macio podendo seus restos serem fundidos novamente e reaproveitados na produção de peças, que ao contrario do ferro e do cobre que uma vez fundidos apresentavam-se duros e mais difíceis de manusear.
Bronze
Uma das principais propriedades é a elevada resistência ao desgaste por fricção, o que faz do bronze um material amplamente usado em mancais de deslizamento. 
Propriedades
Ligas de Bronze
Na área da construção civil o bronze é utilizado em tubos flexíveis, válvulas industriais, torneiras, varetas de soldagem, válvulas, buchas, engrenagens, além da confecção de metais sanitários, ferragens (fechaduras, dobradiças, fechos, puxadores), entre outros.
Bronze na Engenharia Civil
O níquel tem como características alto ponto de fusão,grande resistência a corrosão e oxidação. Deste modo o níquel é utilizado, tanto puro como em ligas, em aproximadamente 300 mil produtos para consumo, indústria, material militar, moedas, transporte/aeronaves e em aplicações voltadas para a construção civil. 
Níquel
 O minério das reservas será britado, peneirado e misturado para produzir uma alimentação.A separação ocorre por meio de um processo de flotação, com reagentes projetados para atrair e separar minerais da rocha ou por separação magnética que é um método consagrado.
Fabricação
Símbolo- Ni
Fusão- 1455ºC 
Estado- Sólido 
Ebulição -2732ºC 
Condutividade Elétrica- 14,382 · 106/m ohm
Condutividade Térmica -90,7536 W/(m*K)
Massa Específica 8,5 g/cm-3 
Dureza 3,5 Mohs
Preço de Metal Reciclado R$ 55,00/kg
 Preço US$ 24.000,00/ton
Propriedades
 Dureza 
 Resistência 
 Aderência 
 Espessura uniforme das camadas
Deposição uniforme 
 Alta resistência à abrasão 
 Proteção contra a corrosão 
 Lubricidade natural
 Soldabilidade
 Condutividade térmica
Características técnicas:
O níquel é bastante usado sob sua forma pura, para a produção de protetores de peças metálicas, devido à alta resistência à oxidação . É aplicado principalmente em ligas ferrosas e não ferrosas para consumo no setor industrial, em material bélico, em moedas, na área de transporte, nas aeronaves, na área de construção civil, aços inoxidáveis, ou ainda na produção do ímã artificial conhecido como Alnico (sigla referente aos componentes do mesmo: Alumínio, Níquel e Cobre). 
Principais aplicações do níquel
O sulfato de níquel presta-se à chamada galvanoplastia, banhos de sais de níquel nos quais se obtêm a niquelagem, processo que permite um acabamento refinado e protetor de diversas peças de metal.
Na galvanoplastia consegue-se, além da proteção, o melhoramento da peça, pois ela fica com aparência semelhante à de metais mais cobiçados como ouro e prata. São exemplos de galvanoplastia a cromeação, a prateação, a douração e a niquelagem.
Galvanoplastia
Aço carbono, inox, alumínio, bronze, cobalto, cobre, ligas de estanho, ferro, ferro fundido, latão.
Materiais que podem ser niquelados
 O aço (liga de ferro e carbono) se torna inoxidável ao misturá-lo com outros metais, como o crômio, níquel, vanádio e tungstênio.
Aço inoxidável
Fonte: www.seplan.go.gov.br  
Fonte: www.seplan.go.gov.br 
Alumínio 
Refino da Alumina.
O óxido de alumínio, ou alumina, como é chamado, é extraído da bauxita em refinarias e, a seguir, é utilizado para a produção do alumínio primário.
Fabricação
Produção primária.
O átomo do alumínio encontrado na alumina está ligado ao oxigênio. Para que se possa produzir o alumínio, essas ligações devem ser destruídas através do processo de eletrólise.
Fabricação
Fabricação
Laminação lavradas
Ex; Chão de ônibus
Estiradas (deploye)
Estuques
Tipos de extrusão
Abertos, semitubulares, tubulares...
Propriedades físicas
Alumínio – Características
Propriedades físicas
Alumínio – Características
Leve e resistente
O alumínio pesa 1/3 do peso do aço: 2,7 g/cm3.  
Peso baixo significa
redução de consumo de energia e custos com transportes.
Peso baixo é uma vantagem na construção civil e em outras aplicações. 
Alumínio – Características
Alumínio – Características
Alumínio – Características
Alumínio na Engenharia Civil
Esquadrias
Alumínio na Engenharia Civil
Coberturas
Alumínio na Engenharia Civil
Estruturas
Alumínio na Engenharia Civil
O zinco é empregado na fabricação de ligas metálicas como o latão e o bronze, além de ser utilizado na produção de telhas e calhas residenciais. O zinco é, ainda, utilizado como metal de sacrifício para preservar o ferro da corrosão em algumas estruturas e na produção de pilhas secas.
Zinco
		O uso do chumbo remonta a 5000 a.C., com os egípcios, que o utilizavam para a cunhagem de moedas e fabricação de cosméticos. Os jardins suspensos da Babilônia, construídos em 600 a.C., tinham calhas de chumbo para manter a umidade. Os gregos exploraram as jazidas de chumbo de Laurium no quinto século a.C., e os romanos fabricaram canos de chumbo no século III a.C. 	O  chumbo  é  um metal  cinzento,  azulado  brilhante,  não  elástico, mole,  riscável  com unha, deixa traço cinzento no papel, dúctil, maleável, trabalhável a frio, razoável condutor de calor e eletricidade
Chumbo
Nome, símbolo, número: Chumbo, Pb, 82
Série química: Metal representativo
Densidade, dureza: 11340 kg/m3, 1,5
Estado da matéria: sólido
Ponto de fusão: 600,61 K
Ponto de ebulição: 2022 K
Entalpia de fusão:177,7 kJ/mol
Propriedades
			O chumbo raramente é encontrado no seu estado elementar. O mineral de chumbo mais comum é o sulfeto denominado de galena (com 86,6% deste metal) . Outros minerais de importância comercial são o carbonato (cerusita) e o sulfato (anglesita), que são mais raros. Geralmente é encontrado com minerais de zinco, prata e, em maior abundância, de cobre. 	Também é encontrado chumbo em vários minerais de urânio e detório, já que vem diretamente da desintegração radioativa destes radioisótopos. Os minerais comerciais podem conter pouco chumbo (3%), porém o mais comum é em torno de 10%. Os minerais são concentrados até alcançarem um conteúdo de 40% ou mais de chumbo antes de serem fundidos.
Extraçao:
Processo fabricação:
		O chumbo é empregado como protetor de tubulações e cabos subterrâneos condutores de eletricidade. Não deve entretanto ser empregado para conduzir água. 
		Por absorver radiações de ondas curtas, é usado como protetor de reatores nucleares, aceleradores de partículas e equipamentos de raios X e transporte e armazenagem de material radioativo. Também são produzidos soldas, fusíveis, material de tipografia , material de antifricção, revestimentos de cabos elétricos, etc.
Uso na engenharia:
O titânio (Ti) é o nono elemento mais abundante da terra. O titânio é um metal de brilho prateado, mais leve do que o ferro, quase tão forte quanto o aço, e quase tão resistente à corrosão como a platina.
Aproximadamente 95% de todo o titânio é consumido na forma de dioxido de titanio (TiO2), um pigmento permanente intensamente branco.
Titânio.
O dióxido de Titânio é utilizado na fabricação de tintas refletores de radiação infravermelha.
Titânio também é usado na fabricação de argamassa. 
Titânio na Engenharia Civil
Metais Ferrosos
Ferro fundido – Teor de carbono variando entre 1,8% e 4,5%;
Aço – Teor de carbono inferior a 2%;
Aço de construção – Teor de carbono entre 0,2 e 0,5%;
Ferro Laminado - Teor de carbono inferior a 0,12% e teor de 3% de escória.
Metais Ferrosos
		Aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%.  A fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: 
1-Preparo das Matérias-Primas (Coqueira e Sintetização)
2-Produção de Gusa (Alto-forno)
3-Produção de Aço (Aciaria)
4-Conformação Mecânica (Laminação)
Aço
Preparação das matérias primas
.
As matérias-primasnecessárias para a obtenção do aço são: o minério de ferro, principalmente a hematita, e o carvão mineral. Ambos não são encontrados puros na natureza, sendo necessário então um preparo nas matérias primas de modo a reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência do processo.
 Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter.
Coqueificação e Sinterização
	Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro, utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de ferro são transformados em ferro gusa.
	Após a reação, o ferro gusa na forma líquida é transportado nos carros-torpedos (vagões revestidos com elemento refratário) para uma estação de dessulfuração, onde são reduzidos os teores de enxofre a níveis aceitáveis.
Alto Forno
	Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e a sucata de ferro e aço em aço líquido.
	Nessa etapa parte do carbono contido no gusa é removido juntamente com impurezas.
	A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.
Aciaria
No processo de lingotamento contínuo o aço líquido é transferido para moldes onde se solidificará. O veio metálico é continuamente extraído por rolos e após resfriado, é transformado em placas rústicas através do corte com maçarico.
Lingotamento Continuo
	O processo de laminação atua na forma do material, modificando a sua geometria. Para isso, há necessidade da influência de agentes mecânicos externos; que são os meios de se realizar tal processo. 
	Na laminação, os agentes mecânicos são os cilindros de trabalho em movimento de rotação, acionados pelo conjunto de motores e caixas de 
transmissão, que geram energia suficiente para causar a deformação do material 
que está sendo laminado.
	O processo de laminação pode ser realizado a quente ou a frio 
Laminação
 Histórico- A experiência acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, reduzindo custos de projetos e prazos de colocação no mercado.
 Disponibilidade- Existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata.
 A simplicidade e a praticidade da construção metálica garantem eficiência, com melhor utilização de insumos e mão-de-obra
Quais motivos dão aos aços uma importância única entre os materiais de engenharia?
 Custo-Os procedimentos de fabricação são relativamente simples e económicos.
 Propriedades mecânicas-Apresentam uma interessante combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificados dentro de uma ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos.
• A estrutura metálica se adapta com facilidade a outros materiais, o que permite uma variada utilização de produtos no fechamento, cobertura e acabamento da obra.
• A garantia da qualidade do aço é resultado de um rigoroso controle dentro da usina siderúrgica. Esse processo garante a qualidade do projeto e da obra
Quais motivos dão aos aços uma importância única entre os materiais de engenharia?
	As propriedades de uma liga metálica são função da respectiva composição química e do processamento a que a mesma foi sujeita, ou seja, da sua história térmica e mecânica; estes fatores (composição e história termomecânica) impõem uma dada microestrutura ao material, a qual será responsável pelas propriedades finais do mesmo.
Propriedades do aço
A elasticidade é a propriedade do metal de retornar à forma original, uma vez removida a força externa atuante
A plasticidade é a propriedade inversa à da elasticidade, ou seja, do material não voltar à sua forma inicial após a remoção da carga externa
Ductilidade é a capacidade do material de se deformar sob a ação de cargas antes de se romper
A dureza é a resistência ao risco ou abrasão
Já a tenacidade é a
energia total, plástica ou elástica, que o material pode absorver até a ruptura
Aplicações na engenharia
	As características de homogeneidade, tenacidade e resistência do aço o inserem como material de construção, buscando resolver a questão mais básica da engenharia:
executar o melhor projeto pelo menor custo.
	 A estrutura metálica pode ser utilizada em grandes construções (pontes, viadutos, shopping centers e edifícios),
médias (pequenos edifícios, silos, galpões, passarelas e aviários) e pequenas (casas, telhados, quiosques,
escadas e postos de gasolina), além de acessórios de construção (defensas de estradas, postes, portas e janelas)
É quase um aço com baixo teor de carbono (inferior a 0,12%), distinguindo-se deste apenas por possuir cerca de 3% de escória. Essa escória, caracterizada por pequenas partículas misturadas à massa do metal, se apresenta na forma de fibras, devido às operações de laminação
Ferro Laminado
O ferro laminado possui uma resistência à tração que atinge no máximo 350 MPa na direção das fibras e 320 MPa na direção perpendicular às fibras e uma resistência à compressão que se situa entre duas e quatro vezes a resistência à tração.
Ferro Laminado
Sua resistência à tração é considerada baixa, alcançando no máximo 400 MPa, mas a resistência à compressão é boa, situando-se entre duas e quatro vezes a resistência à tração.
Ferro Fundido
Um teor considerável de silício está quase sempre presente e, por isso, o ferro fundido pode ser considerado como uma liga de ferro, carbono e silício.
Utilizado na fabricação de peças moldadas e tubos.
Ferro Fundido
Filtro
Em algumas ocasiões são mais apropriados do que o aço. 
Exemplo: estruturas e elementos deslizantes de máquinas são construídos quase sempre em ferro fundido, devido à maior capacidade de amortecer vibrações, melhor estabilidade dimensional e menor resistência ao deslizamento, em razão do poder lubrificante do carbono livre em forma de grafita.
Ferro Fundido
		A reciclagem é o resultado de uma série de atividades, através das quais materiais que se tornaram lixo são desviados, reunidos, separados e processados para serem usados como matéria-prima na fabricação de novos produtos.
      No processo da reciclagem dos metais, ocorre inicialmente uma separação dos diferentes tipos de metais. Em seguida, nas estações de triagem, utiliza-se o eletromagnetismo para os separar. Os resíduos são depois prensados nas diferentes categorias e são enviados para as unidades de reciclagem respectivas. Finalmente, em fornos, são fundidos, dando origem a lingotes, que serão integrados no sector metalúrgico para serem transformados em objetos variados.
Reciclagem
http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/CesarCanata.pdf
http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/cobre-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm
http://www.termomecanica.com.br/default.asp?p=o-cobre
http://energiasrenovaveisif.wordpress.com/author/energiasrenovaveisif
http://coral.ufsm.br/decc/ECC8058/Downloads/Aco_na_Construcao_Civil_CSN.pdf
http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/aco/processo--etapas.asp
http://www.infoescola.com/industria/fabricacao-de-aco/
http://www.hydro.com/pt/Aluminio/A-Hydro-no-Brasil/Sobre-o-aluminio/Por-que-o-aluminio/Propriedades-fisicas/ 
http://www.alcoa.com/brasil/pt/info_page/construcao_civil.asp 
http://www.brasilengenharia.com.br/reportconstrucao539.htm 
http://construfacilrj.com/o-uso-do-aluminio-na-construcao-civil/#.UdL_DvmG1Io 
http://www.dnaaluminio.com.br/aluminio-vantagens.php
Bibliografia
 Perguntas? Alguma dúvida?
 Muito obrigado!