Cap1 introducao itm(2011)

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Cap1 introducao itm(2011)

  1. 1. Instituto Federal de Santa Catarina Campus de Florianópolis Departamento Acadêmico de Metal-Mecânica Curso Técnico de Mecânica Industrial – ProIn II Introdução à tecnologia dos materiais ProIn I Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng E-mail: pavanati@ifsc.edu.br
  2. 2. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Objetivos da unidade curricular: 1) Proporcionar ao aluno uma idéia inicial da importância dos materiais para o desenvolvimento da Ciência e Tecnologia 2) Introduzir uma série de conceitos básicos relacionados à estrutura, propriedades e aplicação dos Materiais 3) Conhecer os principais Materiais, suas propriedades e aplicações visando a especificação de materiais 2
  3. 3. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Bases tecnológicas: 1) Introdução 2) Processos de obtenção de ligas metálicas ferrosas 3) Ligas metálicas ferrosas 4) Diagrams de equilíbrio 5) Curvas TTT 6) Tratamentos térmicos 7) Ensaios Mecânicos 8) Metalografia 3
  4. 4. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais O que é um material? 4
  5. 5. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais O que é um material? Um material nada mais é que um “amontoado” de átomos Exemplo de um material 5 Requisitos básicos para “ser” um material
  6. 6. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Átomos Fe Ni Ag S V Mo Ca Al K Au O H C P São os “ingredientes” dos materiais 6 Si
  7. 7. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Átomos - Classificação Não metais Semi-metais Gases nobres 7 Metais Átomos metálicos - Semi-metais - Não metais - Gases nobres
  8. 8. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Como os átomos se unem? Ligação química Força de atração interatômica que faz com que os átomos permaneçam unidos Átomos individuais Sem ligação Material 8 Átomos unidos pela força de ligação
  9. 9. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Como os átomos se unem? Ligação química Ligação Forte • • • 9 Ligação Iônica (340-800 kJ/mol) Ligação Covalente (270-610 kJ/mol) Ligação Metálica (20-240 kJ/mol) Ligação Fraca • • Van der Walls (<40 kJ/mol) Pontes de H
  10. 10. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Evolução do uso dos materiais Pele de animais e madeira 10 >10.000 a.C.
  11. 11. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Evolução do uso dos materiais Lança de pedra Cerâmica Bronze 10.000 a.C. 5.000 a.C. 2.000 a.C. 11
  12. 12. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Evolução do uso dos materiais Aço Titânio 1.000 a.C. 12 Alumínio Séc XIX Séc XIX
  13. 13. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Evolução do uso dos materiais Super ligas de Ni Séc XX 13 Cerâmicas de Engenharia Séc XX Nanotecnologia Séc XXI
  14. 14. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Disponibilidade dos materiais 14 Fonte: PADILHA, F. Materiais de Engenharia: Microestrutura e propriedades, Hemmus: Curitiba (2000)
  15. 15. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Disponibilidade dos materiais Elementos químicos presentes na crosta terrestre 15
  16. 16. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Tradicionalmente os materiais podem ser classificados em 4 grupos básicos: Br o Compósitos Metálicos Poliméricos Embalagem Tetra Pak 16 o dr vi ca s de de “W a br Fi id i a” Cerâmicos
  17. 17. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Classificação – Átomos x Materiais Átomos • • • • 17 Metais Não Metais Semi-metais Gases nobres Materiais • • • • Metálicos Cerâmicos Poliméricos Compósitos
  18. 18. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Metálicos Características Gerais • • • • • • • 18 • Possuem brilho Boa condutividade térmica e elétrica Boa maleabilidade Ponto de fusão médio Dureza média Boa tenacidade Em geral, resistência à corrosão é ruim Em geral, densidade alta
  19. 19. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Metálicos Tipos Exemplos • Metais Ferrosos • Aço, Ferro fundido • Metais leves • Alumínio, Titânio, Berílio • Metais de baixo ponto de fusão • Chumbo, Estanho, Zinco • Metais nobres • Ouro, Prata, Platina • Metais refratários • Tungstênio, Molibdênio • Metais resistêntes à corrosão • Cobre, Latão, Bronze, Níquel 19
  20. 20. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Cerâmicos Características Gerais ALUMINA • • 20 • • • • • • Em geral opacos mas podem ser transparentes Bons isolantes térmicos e elétricos Frágeis Dureza elevada Ponto de fusão elevado Maleabilidade ruim Boa resistência à corrosão Densidade média
  21. 21. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Cerâmicos Tipos Exemplos Cerâmica Tradicional • Cerâmica Avançada • • Tijolo, azulejo, porcelana, vidro • Diamante, óxido de zircônio, óxido de alumínio, Carboneto de silício • • DLC, Nitretos de ferro, boretos de ferro etc.. Revestimento Cerâmico 21
  22. 22. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Poliméricos Características Gerais • • • • • • 22 • Em geral opacos mas podem ser transparentes Bons isolantes térmicos e elétricos Boa plasticidade e elasticidade Baixa dureza Baixo ponto de fusão Resistência à corrosão média Baixa densidade
  23. 23. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Poliméricos Tipos Exemplos Naturais • • Latex, pele, DNA, glicose, celulose, madeira, unha, chifre, cabelo • • Acrílico, isopor, PVC, Policarbonato, Náilon Sintéticos 23
  24. 24. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Compósitos Características Gerais • • 24 São materiais produzidos de modo a se obter uma otimização de propriedades Tem-se propriedades que não se consegue num único material, ou que seja economicamente mais vantajoso
  25. 25. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais Materiais Compósitos Tipos • Mesma classe • Classes distintas 25 Exemplos • Folha de flandres, aços galvanizados • Pneu, embalagem tetrapak, fibra de carbono, fibra de vidro, fio condutor de eletricidade com isolante
  26. 26. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Arranjos Atômicos Estruturas Moleculares Estruturas Cristalinas Estruturas Amorfas C Metano (CH4) 26 Água (H20) Diamante (C) Grafita (C) Vidros (SiO2, C...)
  27. 27. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Estrutura cristalina do Ferro Polimorfismo do Ferro 27
  28. 28. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Estrutura cristalina do Ferro Ferro alfa/delta (Fe-α e Fe-δ ) – Cúbico de CORPO centrado (CCC) 1 átomo inteiro Célula unitária 1/8 de átomo Numa célula unitária temos: 1 atomo + 8(1/8) = 2 átomos 28
  29. 29. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Estrutura cristalina do Ferro Ferro gama (Fe-γ ) – Cúbico de FACE centrada (CFC) 1/2 átomo Célula unitária 1/8 de átomo Numa célula unitária temos: 6(1/2) átomo + 8(1/8) = 4 átomos 29
  30. 30. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Estrutura cristalina do Ferro - Nomenclatura Ferro alfa ou delta Fe - α ou Fe - δ Ferro (CCC) FERRITA Ferro gama Fe - γ Ferro (CFC) AUSTENITA 30
  31. 31. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Defeitos da rede cristalina Vazios 31
  32. 32. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Defeitos da rede cristalina Átomo intersticial 32
  33. 33. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Estrutura real do ferro Defeitos da rede cristalina Discordâncias 33
  34. 34. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Defeitos da rede cristalina Contornos de grão 34 ASM Handbook Vol 9 (2004)
  35. 35. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Há dois tipos de soluções sólidas: solvente soluto a) Solução sólida substitucional  os átomos dos elementos químicos minoritários (do elemento de liga) ocupam posições regulares da rede 35 cristalina do elemento b) Solução sólida intersticial  os elementos em solução ocupam os interstícios da rede cristalina do elemento majoritário
  36. 36. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Distorções causadas por soluções sólidas: 36 b) Distorção da rede cristalina por átomos em solução sólida: átomo maior (amarelo) e átomo menor (vermelho)
  37. 37. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Propriedades mecânicas 1. Resistência Mecânica; 2. Elasticidade; 3. Ductilidade (Plasticidade); 4. Dureza; 5. Tenacidade. 37
  38. 38. Prof. Henrique Cezar Pavanati Introdução à tecnologia dos materiais a Propriedades tecnológicas 1. Usinabilidade 2. Conformabilidade 3. Temperabilidade 4. Soldabilidade 5. Sinterabilidade 38

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