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Juliana Barbosa Oliveira
Juliana Barbosa Oliveira

O documento discute as propriedades e aplicações do cobre e suas ligas. O cobre é um metal com ponto de fusão de 1083°C, densidade de 8,96 g/cm3 e estrutura cristalina cúbica de faces centradas. Suas principais reservas estão no Chile, EUA, Canadá, antiga URSS, Peru e Zambia. Cerca de 1/3 do cobre produzido é usado na indústria elétrica.

Engenharia
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Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 1 COBRE E SUAS LIGAS
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 2 PRINCIPAIS RESERVAS DE COBRE PRINCIPAIS RESERVAS DE COBRE „ „ Encontram Encontram- -se no Chile, EUA, Canad se no Chile, EUA, Canadá á, antiga URSS, Peru, , antiga URSS, Peru, Zambia Zambia e Zaire e Zaire CUSTO CUSTO „ 3-4 vezes mais caro que o Al e 6-7 vezes mais caro que o aço-carbono
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 3 PROPRIEDADES F PROPRIEDADES FÍ ÍSICAS DO COBRE SICAS DO COBRE „ „ Ponto de Fusão Ponto de Fusão Î Î 1083 1083° °C C „ „ Densidade Densidade Î Î 8,96 g/cm 8,96 g/cm3 3 „ „ Estrutura Cristalina Estrutura Cristalina Î Î cfc cfc „ „ Resistividade El Resistividade Elé étrica trica Î Î 1,673x10 1,673x10- -6 6 ohm.cm ohm.cm „ „ Condutividade T Condutividade Té érmica rmica Î Î0,941 0,941 cal/cm cal/cm2 2 .s. .s.° °C C „ „ Retra Retraç ção ao solidificar ão ao solidificar Î Î4,2% 4,2%
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 4 PROPRIEDADES MECÂNICAS PROPRIEDADES MECÂNICAS „ „ Deforma Deforma- -se facilmente se facilmente „ „ Apresenta grande alongamento nos estados: recozido, encruado e f Apresenta grande alongamento nos estados: recozido, encruado e fundido undido (Elonga (Elongaç ção ~60%) ão ~60%) „ „ Têm baixa dureza Têm baixa dureza „ „ Apresenta elevada resistência Apresenta elevada resistência à à corrosão corrosão „ „ O COBRE O COBRE é é um material um material criogênico criogênico, pois suas , pois suas prop prop. mecânicas melhoram a baixa . mecânicas melhoram a baixa temperatura. A temperatura do nitrogênio l temperatura. A temperatura do nitrogênio lí íquido sua quido sua resist resist. . é é 50% superior 50% superior à à da da temp. ambiente. temp. ambiente. „ „ As As prop prop. mecânicas do . mecânicas do Cu Cu permanecem satisfat permanecem satisfató órias at rias até é 150 150- -200 200 o o C C Cerca de 1/3 de todo o cobre produzido é de alguma forma usado na indústria elétrica
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 5 A DUREZA DO COBRE PODE SER AUMENTADA POR A DUREZA DO COBRE PODE SER AUMENTADA POR „ „ Adi Adiç ção de elementos de liga (Cr, Cd) ão de elementos de liga (Cr, Cd) „ „ Tratamento t Tratamento té érmico rmico „ „ Encruamento Encruamento As ligas de cobre apresentam boas propriedades mecânicas e boa resistência à fadiga
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 6 ELEMENTO RESIDUAL ELEMENTO RESIDUAL „ „ Prata Prata „ „ Oxigênio Oxigênio Aumenta a condutividade térmica Aumenta a dureza Responsável pela fragilização
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 7 CLASSIFICA CLASSIFICAÇ ÇÃO QUANTO AO TEOR DE COBRE ÃO QUANTO AO TEOR DE COBRE „ „ I I- - Cobre Cobre IA IA- - Tipos comerciais de Cu Tipos comerciais de Cu Î Î m mí ínimo de 99,3% de Cu nimo de 99,3% de Cu IB IB- - Cobres Ligados Cobres Ligados Î Î elementos de liga <1% elementos de liga <1% Ð Ð Podem ser d Podem ser dú úcteis ou para fundi cteis ou para fundiç ção ão „ „ II II- - Ligas de Cobre Ligas de Cobre Î Î elementos de liga >1% elementos de liga >1%
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 8 O PROBLEMA DA PRESEN O PROBLEMA DA PRESENÇ ÇA DO OXIGÊNIO NO COBRE A DO OXIGÊNIO NO COBRE „ O oxigênio forma um composto eutético com o cobre (CuO2- Cu) , de ponto de fusão mais baixo (1066 °C) que o Cobre puro comercial, segregando então para a região intergranular. Isso faz-se que a haja perda da ductilidade Outro agravante dá-se na presença de gases redutores, como por exemplo H2, e à temperaturas elevadas onde o composto eutético forma vapor d'água na região intergranular. Este fenômeno pode acontecer no processo de soldagem.
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 9 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) „ „ 1 1- - COBRE ETP COBRE ETP Î Î COBRE ELETROLÍTICO TENAZ „ „ 2 2- - COBRE FRNC COBRE FRNC Î Î COBRE REFINADO À FOGO DE ALTA CONDUTIVIDADE „ „ 3 3- - COBRE FRTP COBRE FRTP Î Î COBRE REFINADO À FOGO, TENAZ „ „ 4 4- - COBRE CUOF COBRE CUOFÎ Î COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO „ „ 5 5- - COBRE CU CAST COBRE CU CASTÎ Î COBRE RE-FUNDIDO „ „ 6 6- - COBRE DLP COBRE DLPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO (Baixo teor de P) „ „ 7 7- - COBRE DHP COBRE DHPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO (alto teor de P)
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 10 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 1 1- - COBRE ETP COBRE ETP Î Î COBRE ELETROL COBRE ELETROLÍ ÍTICO TENAZ TICO TENAZ „ „ % Cu % Cu Î Î 99,9% no m 99,9% no mí ínimo nimo „ „ Oxigênio Oxigênio Î Î 0,02 0,02- -0,07% 0,07% „ „ Condutividade no estado recozido Condutividade no estado recozido Î Î 100% IACS 100% IACS ( (International International Anneald Anneald Cooper Cooper Standard) Standard) „ „ Aplica Aplicaç ções ões Î Î Industrias el Industrias elé étrica, mecânica, qu trica, mecânica, quí ímica, constru mica, construç ção civil ão civil
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 11 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 1 1- - COBRE ETP COBRE ETP Î Î COBRE ELETROL COBRE ELETROLÍ ÍTICO TENAZ TICO TENAZ APLICA APLICAÇ ÇÕES NA IND ÕES NA INDÚ ÚSTRIA EL STRIA ELÉ ÉTRICA TRICA „ „ Cabos para rede el Cabos para rede elé étrica trica „ „ Linhas telefônicas Linhas telefônicas „ „ Transformadores Transformadores „ „ Pe Peç ças de r as de rá ádio e TV dio e TV „ „ Ânodos Ânodos
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 12 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 1- COBRE ETP Î COBRE ELETROLÍTICO TENAZ APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA MECÂNICA „ Arruelas „ Rebites „ Radiadores de automóveis „ Trocadores de calor „ Fios, tiras,… APLICA APLICAÇ ÇÕES NA IND ÕES NA INDÚ ÚSTRIA QU STRIA QUÍ ÍMICA MICA „ „ Caldeiras Caldeiras „ „ Destiladores Destiladores „ „ Tanques Tanques „ „ Alambiques Alambiques APLICA APLICAÇ ÇÕES NA CONSTRU ÕES NA CONSTRUÇ ÇÃO CIVIL ÃO CIVIL „ „ Objetos art Objetos artí ísticos sticos „ „ Telhados Telhados „ „ Calhas, Calhas,… …
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 13 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 2 2- - COBRE FRNC COBRE FRNC Î Î COBRE REFINADO COBRE REFINADO À À FOGO DE ALTA FOGO DE ALTA CONDUTIVIDADE CONDUTIVIDADE „ „ % Cu % Cu Î Î 99,9% 99,9% „ „ Oxigênio Oxigênio Î Î Teor incerto ( Teor incerto (é é de menor custo) de menor custo) „ „ Condutividade Condutividade Î Î 100% IACS 100% IACS „ „ Aplica Aplicaç ções ões Î Î não tão nobres quanto o eletrol não tão nobres quanto o eletrolí ítico tico
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 14 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 3 3- - COBRE FRTP COBRE FRTP Î Î COBRE REFINADO COBRE REFINADO À À FOGO, TENAZ FOGO, TENAZ „ „ % Cu % Cu Î Î 99,8 % ou 99,85% 99,8 % ou 99,85% „ „ Oxigênio Oxigênio Î Î Teor controlado Teor controlado „ „ Condutividade Condutividade Î Î não não é é 100% IACS 100% IACS „ „ Impurezas Impurezas Î Î teores maiores que o ETP e FRNC teores maiores que o ETP e FRNC „ „ Aplica Aplicaç ções ões Î Î mesmas do eletrol mesmas do eletrolí ítico, com restri tico, com restriç ções a ind ões a indú ústria el stria elé étrica (não trica (não tão nobre) tão nobre)
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 15 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 4 4- - COBRE CUOF COBRE CUOFÎ Î COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO „ „ % Cu % Cu Î Î 99,95 % a 99,99% 99,95 % a 99,99% „ „ É É o Cu eletrol o Cu eletrolí ítico sem tico sem ó óxido xido „ „ Condutividade Condutividade Î Î 100% IACS 100% IACS „ „ É É mais caro que os anteriores mais caro que os anteriores „ „ É É resistente resistente à à fragiliza fragilizaç ção pelo Hidrogênio ão pelo Hidrogênio APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES Equipamentos eletro Equipamentos eletro- -eletrônicos como: eletrônicos como: Pe Peç ças para radar as para radar Antenas Antenas Ânodos de tubos de raios Ânodos de tubos de raios- -x x
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 16 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 5 5- - COBRE CU CAST COBRE CU CASTÎ Î COBRE REFUNDIDO COBRE REFUNDIDO GRAU A GRAU AÎ Î99,75 % de 99,75 % de Cu Cu GRAU B GRAU BÎ Î99,5 % de Cu 99,5 % de Cu „ „ É É obtido de cobre secund obtido de cobre secundá ário rio „ „ É É destinado a fabrica destinado a fabricaç ção de ligas de Cu ão de ligas de Cu
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 17 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 6 6- - COBRE DLP COBRE DLPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM F COBRE DESOXIDADO COM FÓ ÓSFORO SFORO „ „ % Cu % Cu Î Î 99,85% de Cu 99,85% de Cu „ „ Teor de F Teor de Fó ósforo sforo é é baixo baixo Î Î 0,004 0,004- -0,012% 0,012%
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 18 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 7 7- - COBRE DHP COBRE DHPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM F COBRE DESOXIDADO COM FÓ ÓSFORO SFORO „ „ % Cu % Cu Î Î 99,9 99,9 - - 99,8% de Cu 99,8% de Cu „ „ Teor de F Teor de Fó ósforo sforo é é alto alto Î Î 0,015 0,015- -0,04% 0,04%
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 19 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA CONT CONTÉ ÉM ELEMENTOS DE LIGA MENORES QUE 1% M ELEMENTOS DE LIGA MENORES QUE 1% „ „ D DÚ ÚCTEIS CTEIS Î Îprodutos semi produtos semi- -manufaturados por conforma manufaturados por conformaç ção mecânica ão mecânica „ „ apresentam apresentam- -se na forma de chapas, fios, arames, tiras, barras, tubos,.. se na forma de chapas, fios, arames, tiras, barras, tubos,.. „ „ PARA FUNDI PARA FUNDIÇ ÇÃO ÃO
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 20 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA PODEM SER REUNIDOS EM 3 GRUPOS DE LIGAS PODEM SER REUNIDOS EM 3 GRUPOS DE LIGAS „ „ Ligas de alta condutividade el Ligas de alta condutividade elé étrica (Ag) trica (Ag) „ „ Ligas de alta resistência mecânica (As, Cd, Cr, Zr) Ligas de alta resistência mecânica (As, Cd, Cr, Zr) „ „ Ligas de alta Ligas de alta usinabilidade usinabilidade (Pb, Te, S, Se, Cd) (Pb, Te, S, Se, Cd) Algumas ligas podem possuir uma ou + caracter Algumas ligas podem possuir uma ou + caracterí ísticas dos grupos sticas dos grupos
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 21 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA CONDUTIVIDADE TÉRMICA E ELÉTRICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î ÎAg: 0,02 Ag: 0,02- -0,12% 0,12% „ „ A Ag melhora a resistência mecânica do Cu puro A Ag melhora a resistência mecânica do Cu puro „ „ A Ag melhora a fluência do Cu puro a altas temperaturas A Ag melhora a fluência do Cu puro a altas temperaturas „ „ A Ag tem solubilidade total no Cu nessas concentra A Ag tem solubilidade total no Cu nessas concentraç ções ões „ „ Condutividade el Condutividade elé étrica trica Î Î 90 90- -100% IACS 100% IACS APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES Na ind Na indú ústria el stria elé étrica, como: Bobinas, trica, como: Bobinas, Interruptores, Interruptores, Aletas Aletas de radiadores, etc. de radiadores, etc.
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 22 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î Î As: 0,013 As: 0,013- -0,05% 0,05% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 35 35- -45 % IACS 45 % IACS „ „ O As melhora a resistência mecânica do O As melhora a resistência mecânica do Cu Cu puro, principalmente puro, principalmente à à altas altas temperaturas temperaturas „ „ O As melhora a resistência O As melhora a resistência à à corrosão do corrosão do Cu Cu puro puro APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES Na ind Na indú ústria qu stria quí ímica mica Î Î é é usada em tubula usada em tubulaç ções industriais que entram em contato com ões industriais que entram em contato com l lí íquidos e gases pouco corrosivos quidos e gases pouco corrosivos Na constru Na construç ção mecânica ão mecânica Î Î em trocadores de calor, tubula em trocadores de calor, tubulaç ções para caldeiras ões para caldeiras
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 23 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î Î Cd: 0,6 Cd: 0,6- -1% 1% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 80 % 80 % IACS IACS „ „ O Cd O Cd é é sol solú úvel no vel no Cu Cu „ „ O Cd melhora a resistência mecânica, O Cd melhora a resistência mecânica, à à fadiga e ao desgaste do fadiga e ao desgaste do Cu Cu puro puro „ „ Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento pelo aquecimento pelo aquecimento
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 24 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î Î Cd: 0,6 Cd: 0,6- -1% 1% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 80 % 80 % IACS IACS „ „ O Cd O Cd é é sol solú úvel no vel no Cu Cu „ „ O Cd melhora a resistência mecânica, O Cd melhora a resistência mecânica, à à fadiga e ao desgaste do fadiga e ao desgaste do Cu Cu puro puro „ „ Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento pelo aquecimento pelo aquecimento Aplica Aplicaç ções: ões: Na ind Na indú ústria el stria elé étrica, molas de contato, trica, molas de contato, linhas de transmissão linhas de transmissão
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 25 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Cr: 0,8% Cr: 0,8% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 80 80- - 85% 85% IACS IACS „ „ O Cr não O Cr não é é totalmente sol totalmente solú úvel no vel no Cu Cu „ „ Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubiliza Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubilizaç ção para melhorar as ão para melhorar as propriedades mecânicas em geral propriedades mecânicas em geral
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 26 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Zr Zr: 0,1 : 0,1- -0,25% 0,25% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 90% IACS 90% IACS „ „ O O Zr Zr é é sol solú úvel no vel no Cu Cu „ „ Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubiliza Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubilizaç ção para melhorar as ão para melhorar as propriedades mecânicas em geral propriedades mecânicas em geral „ „ Aplica Aplicaç ções ões na ind na indú ústria el stria elé étrica, especialmente em aplica trica, especialmente em aplicaç ções em que estão sujeitas ões em que estão sujeitas à à alta solicita alta solicitaç ção ão
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 27 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA USINABILIDADE Essas ligas combinam alta condutividade elétrica e boa usinabilidade „ Cu-Te (0,3-0,8%) Î usinabilidade 85 „ Cu-S (0,2-0,5%) Î usinabilidade 85 „ Cu-Se „ „ Cu Cu- -Pb Pb (0,8 (0,8- -1,3%) 1,3%) Î Î usinabilidade usinabilidade 85 85 „ „ Cu Cu- -Cd Cd (0,8%) (0,8%)- -Sn Sn (0,6%) (0,6%) Î Î usado em cabos a usado em cabos aé éreos de metrô, eletrodos para solda reos de metrô, eletrodos para solda el elé étrica trica
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 28 COBRE LIGADO PARA FUNDIÇÃO „ „ Cu Cu (99 (99- -99,5) 99,5)- -Cr (1%) Cr (1%)- -Si (0,1%) Apresenta resistência Si (0,1%) Apresenta resistência à à tra traç ção m ão mí ínima de 37 nima de 37 kgf kgf/mm /mm2 2 „ „ Cu Cu- -Cr Cr (0,6 (0,6- -12%) 12%) COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 29 LIGAS DE COBRE CONT CONTÉ ÉM ELEMENTOS DE LIGA EM TEORES MAIORES QUE 1% M ELEMENTOS DE LIGA EM TEORES MAIORES QUE 1% „ „ Latões (Cu Latões (Cu- -Zn) Zn) Î Î d dú úcteis e para fundi cteis e para fundiç ção ão „ „ Bronzes (Cu Bronzes (Cu- -Sn) Sn) Î Î d dú úcteis e para fundi cteis e para fundiç ção ão „ „ Cu Cu- -Ni Ni „ „ Cu Cu- -Ni Ni- -Zn (alpacas) Zn (alpacas) „ „ Cu Cu- -Al Al „ „ Cu Cu- -Be Be „ „ Cu Cu- -Si Si
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 30 LATÕES (Cu-Zn) Latão Latão CONT CONTÉ ÉM Cu e Zn ( M Cu e Zn (5 5- -50%) 50%) com ou sem adi com ou sem adiç ção de elementos secund ão de elementos secundá ários rios INFLUÊNCIA DO Zn •Aumenta a resistência mecânica •Baixa o ponto de fusão •Baixa o custo LIGAS DE COBRE
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 31 TIPOS DE LATÕES (Cu-Zn) „ „ Latão bin Latão biná ário rio Î Î Cu e Zn Cu e Zn „ „ Latão com Pb Latão com Pb Î Î Cu, Zn e Pb (o Pb melhora a Cu, Zn e Pb (o Pb melhora a usinabilidade usinabilidade) ) „ „ Latões especiais Latões especiais Î Î Cu e Zn (com ou sem Pb) e outros elementos de liga que Cu e Zn (com ou sem Pb) e outros elementos de liga que proporcionam determinadas caracter proporcionam determinadas caracterí ísticas (Al, Sn) sticas (Al, Sn)
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 32 LATÕES BINÁRIOS (Cu-Zn) „ „ Fase Fase α α Î Î cfc cfc, d , dú úctil e tenaz ctil e tenaz „ „ Fase Fase ß ß Î Î ccc ccc, , é é + resistente + resistente „ „ A resistência A resistência à à tra traç ção aumenta com o teor de ão aumenta com o teor de Zn Zn e a resistência e a resistência à à corrosão corrosão diminui (processo de diminui (processo de dezinfica dezinficaç ção ão – – corrosão preferencial do corrosão preferencial do Zn Zn) ) „ „ A partir de 30% de A partir de 30% de Zn Zn a ductilidade come a ductilidade começ ça a diminuir a a diminuir „ „ At Até é 37% de Zn 37% de ZnÎ Î fase fase α α (latões (latões α α) ) „ „ 37 37- -45% de Zn 45% de ZnÎ Î fases fases α α e e ß ß (latões (latões α α+ + ß ß) ) „ „ 46 46- -50% de Zn 50% de ZnÎ Î fase fase ß ß (latões (latões ß ß) ) Acima de 50% de Zn come Acima de 50% de Zn começ ça a precipitar a fase a a precipitar a fase γ γ que que é é quebradi quebradiç ça a Por isso os latões com %Zn> 50% não tem uso comercial Por isso os latões com %Zn> 50% não tem uso comercial
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 33 L LA AT TÃ ÃO O α α P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S A AP PL LI IC CA AÇ ÇÕ ÕE ES S Cu-Zn 95-5 ♦ É dourada ♦ É de fácil conformação à frio ♦ É resistente à corrosão sob tensão ♦ É resistente à dezinficação ♦ Cartuchos de armas ♦ Medalhas ♦ Moedas ♦ Objetos decorativos Cu-Zn 90-10 T Ta am mb bé ém m c co on nh he ec ci id da a c co om mo o b br ro on nz ze e c co om me er rc ci ia al l ♦ Apresenta as mesmas características do Latão 95-5 ♦ Arquitetura (ferragens, condutos) ♦ Objetos ornamentais Cu-Zn 85-15 C CO ON NH HE EC CI ID DO O C CO OM MO O L LA AT TÃ ÃO O V VE ER RM ME EL LH HO O ♦ Apresenta propriedades também semelhantes aos latões 95-5 e 90-10, porém é: ♦ Mais dúctil ♦ Mais resistente ♦ Zippers ♦ Outros componentes obtidos por conformação Cu-Zn 80-20 ♦ Elevada conformabilidade à frio ♦ Resistência `a corrosão sob tensão ♦ Resistência à dezinficação ♦ Fins decorativos Cu-Zn 70-30 É É c co on nh he ec ci id do o c co om mo o l la at tã ão o p pa ar ra a c ca ar rt tu uc ch ho o ♦ Combinam alta resistência e ductilidade ♦ Possui elevado alongamento ♦ Liga apropriada para estampagem ♦ Artigos de uso doméstico ♦ Peças para automóveis ♦ Cartuchos ♦ Arames para rebites ♦ Parafusos Cu-Zn 60-40 É também conhecida como metal muntz ♦ É uma liga para trabalho à quente ♦ É latão α+ β ♦ Apresenta ponto de fusão inferior ao latão α ♦ Produtos semi- manufaturados (placas, barras, perfis) ♦ Trocadores de calor EXEMPLOS LATÕES α
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 34 LATÕES COM Pb „ O Pb é insolúvel no Cobre, formando pequenas bolsas (Efeito lubrificante) „ „ O Pb O Pb é é adicionado para melhorar a adicionado para melhorar a usinabilidade usinabilidade APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES „ „ Pe Peç ças a serem usinadas (parafusos, porcas, rebites, as a serem usinadas (parafusos, porcas, rebites,… …) e ) e peças sujeitas a atrito
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 35 LATÕES COM Pb Cu= 60-63% Pb= 2,5-3,7% % Zn Zn= restante = restante „ „ Estrutura predominante Estrutura predominante é é α α „ „ Suporta deforma Suporta deformaç ção ão à à frio limitadas frio limitadas „ „ É É bastante usado nos EUA bastante usado nos EUA Cu= 56 Cu= 56- -60% 60% Pb= 2 Pb= 2- -3,5% 3,5% Zn= restante Zn= restante „ „ Tem na estrutura mais fase Tem na estrutura mais fase ß ß „ „ Suporta mais a deforma Suporta mais a deformaç ção ão à à quente quente „ „ É É mais barato mais barato „ „ É É bastante usado na Europa bastante usado na Europa
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 36 LATÕES ESPECIAIS ELEMENTOS DE LIGA PRESENTES NOS LATÕES ESPECIAIS „ Al „ As „ Sn „ Mg „ Ni „ Si „ Fe CuZn28Al2, com pequenos teores de As podendo conter Pb „ O Al melhora a resistência mecânica „ Esta liga apresenta boa resistência à corrosão devido a presença do Al e do As „ O As diminui o problema da dezinficação
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 37 LATÕES PARA FUNDIÇÃO Os latões bin Os latões biná ários são pouco usados para fundi rios são pouco usados para fundiç ção ão A maioria das ligas de fundi A maioria das ligas de fundiç ção cont ão conté ém Pb e Sn m Pb e Sn PAPEL DO Pb PAPEL DO Pb „ „ Facilita a Facilita a usinagem usinagem „ „ Aumenta a Aumenta a estanquiedade estanquiedade (diminui porosidade) (diminui porosidade) PAPEL DO Sn PAPEL DO Sn „ „ Melhora a resistência Melhora a resistência à à dezinfica dezinficaç ção ão „ „ Permite a utiliza Permite a utilizaç ção de sucata com ão de sucata com Sn Sn EXEMPLOS DE PE EXEMPLOS DE PEÇ ÇAS FUNDIDAS AS FUNDIDAS H Hé élices de navios, Lemes de navios, Rotores para turbinas movidas lices de navios, Lemes de navios, Rotores para turbinas movidas à à agua agua, , Buchas, Engrenagens, Eixos Buchas, Engrenagens, Eixos
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 38 BRONZES (Cu+Sn) CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS BRONZES ‹ Elevada resistência à corrosão ‹ A dureza e a resistência mecânica aumentam com o teor de Sn ‹ A partir de 5% de Sn a ductilidade diminui
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 39 BRONZES (Cu+Sn) FASES FASES Fase Fase α α Î Î cfc cfc, d , dú úctil e tenaz ctil e tenaz Fase Fase γ γ Î Î é é + dura + dura E EL LE EM ME EN NT TO O D DE E L LI IG GA A P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S P P ( (a at té é 0 0, ,4 4% %) ) ♦ Melhora a resistência mecânica ♦ Atua como desoxidante ♦ Constitui a classe dos bronzes fosforosos P Pb b ♦ Melhora as propriedades anti-fricção ♦ Melhora a usinabilidade ♦ Diminui a porosidade Zn ♦ Aumenta a resistência mecânica ♦ Atua como desoxidante em peças fundidas
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 40 PRINCIPAIS BRONZES COMERCIAIS BRONZES α L LI IG GA A P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S C Cu u- -S Sn n 9 98 8- -2 2 ♦ Liga monofásica com pequenos teores de P ♦ Apresenta boa resistência à corrosão ♦ Apresenta boa conformabilidade à frio ♦ A condutividade elétrica é 40% IACS ------------------------------------------------------------- ♦ Aplicações: - Ind. Elétrica : contatos, molas condutoras - Ind. Mecânica: tubos flexíveis, parafusos, rebites, varetas de solda C Cu u- -S Sn n 9 96 6- -4 4 ♦ Liga monofásica com teores de P ♦ Apresenta maior dureza e maior resistência mecânica que a anterior C Cu u- -S Sn n 9 95 5- -5 5 ♦ Têm maior resistência mecânica que a anterior C Cu u- -S Sn n 9 94 4- -6 6 ♦ Têm resistência mecânica, à fadiga e ao desgaste, bem como maior resist. à tração e à corrosão que as demais ligas anteriores
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 41 PRINCIPAIS BRONZES COMERCIAIS BRONZES α + γ L LI IG GA A P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S C Cu u- -S Sn n 9 92 2- -8 8 ♦ Tem elevada resistência à fadiga e ao desgaste ♦ Apresenta características anti-friçção (usado na fabricação de discos anti-fricção) C Cu u- -S Sn n 9 90 0- -1 10 0 ♦ Possui maior dureza e maior resistência mecânica de todos os bronzes dúcteis ♦ Tem elevada resistência à fadiga e ao desgaste ♦ Apresenta características anti-friçção
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 42 PRINCIPAIS BRONZES COMERCIAIS BRONZES PARA FUNDIÇÃO L LI IG GA A A AP PL LI IC CA AÇ ÇÕ ÕE ES S C Cu u- -S Sn n 8 87 7- -1 11 1 P Pb b1 1 N Ni i1 1 ♦ Buchas e engrenagens para diversos fins C Cu u- -S Sn n 8 85 5- -5 5 P Pb b9 9 Z Zn n1 1 ♦ Mancais e buchas pequenas C Cu u- -S Sn n 8 80 0- -1 10 0 P Pb b1 10 0 ♦ Mancais para altas velocidades e grandes pressões, mancais para laminadores C Cu u- -S Sn n 7 78 8- -7 7 P Pb b1 15 5 ♦ Mancais para pressões médias, mancais para automóveis C Cu u- -S Sn n 7 70 0- -5 5 P Pb b2 25 5 ♦ Mancais para altas velocidades e pequenas pressões
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 43 LIGAS CUPRONÍQUEIS (Cu + Ni) „ Apresentam excelente resistência à corrosão, especialmente à água do mar; „ São dúcteis, „ Permanecem monofásicas para qualquer composição, „ Podem ser trabalhadas a frio e à quente; „ Algumas ligas apresentam resistividade independente da temperatura (aplicações em resistência elétrica) ¾ ¾ A medida que aumenta o teor de A medida que aumenta o teor de Ni Ni aumenta a aumenta a dureza, a resistência mecânica e o limite a dureza, a resistência mecânica e o limite a fadiga; fadiga; ¾ ¾ Nas ligas comerciais o teor de Nas ligas comerciais o teor de Ni Ni varia de 5 varia de 5- - 45% 45% ¾ ¾ A maioria das ligas A maioria das ligas Cupron Cuproní íqueis queis cont conté ém m Fe Fe e e Mn Mn em teores em torno de 2%, para elevar a em teores em torno de 2%, para elevar a resist resist. . à à corrosão. corrosão.
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 44 LIGAS CUPRONÍQUEIS (Cu + Ni) L LI IG GA A A AP PL LI IC CA AÇ ÇÕ ÕE ES S L Li ig ga as s c co om m 5 5% % d de e N Ni i c co on nt te en nd do o F Fe e e e M Mn n ♦ Indústria naval, tubos condutores de água do mar, serviços sanitários. L Li ig ga as s c co om m 1 10 0% % d de e N Ni i ♦ Indústria naval, tubos para condensadores e aquecedores. L Li ig ga as s c co om m 2 20 0% % d de e N Ni i ♦ Indústria elétrica: resistores, guias de onda para radar ♦ Ind. Mecânica: aquecedores de água doméstica, moedas, medalhas. L Li ig ga as s c co om m 4 45 5% % d de e N Ni i ( (C CO ON NS ST TA AN NT TA AN N) ) ♦ Elementos de aquecimento, termopares (a resistência independe da temperatura)
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 45 LIGAS CUPRONÍQUEIS PARA FUNDIÇÃO (Cu + Ni) „ „ A maioria das ligas cont A maioria das ligas conté ém Si, Fe e Mn, al m Si, Fe e Mn, alé ém do Cu m do Cu- -Ni Ni „ „ Aplica Aplicaç ções das ligas para fundi ões das ligas para fundiç ção: ão: „ „ Buchas Buchas „ „ Flanges Flanges „ „ Conec Conecç ções ões
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 46 LIGAS Cu + Ni + Zn ALPACAS ¾ ¾ COMPOSI COMPOSIÇ ÇÃO DAS ALPACAS: ÃO DAS ALPACAS: ¾ ¾ Ni: 10 Ni: 10- -30% 30% ¾ ¾ Cu: 45 Cu: 45- -70% 70% ¾ ¾ Zn: restante Zn: restante ¾ ¾ CARACTER CARACTERÍ ÍSTICAS DAS ALPACAS: STICAS DAS ALPACAS: ¾ ¾ Cor esbranqui Cor esbranquiç çada, brilhante ada, brilhante ¾ ¾ Tem elevada resistência Tem elevada resistência à à corrosão corrosão ¾ ¾ Podem ser deformadas a frio e a quente Podem ser deformadas a frio e a quente ¾ ¾ APLICA APLICAÇ ÇÕES DAS ALPACAS: ÕES DAS ALPACAS: ¾ ¾ Cutelaria Cutelaria ¾ ¾ Objetos decorativos Objetos decorativos ¾ ¾ Componentes de aparelhos Componentes de aparelhos ó ópticos e fotogr pticos e fotográ áficos ficos ¾ ¾ Molas de contato para equip. el Molas de contato para equip. elé étricos tricos
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 47 Elementos de liga que promovem o endurecimento por precipitação no Cu e suas ligas „ „ Si Si „ „ Al Al „ „ Be Be Elevado preço do Sn levou à sua substituição por Al, Be, Si e Pb
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 48 LIGAS Cu + Al ¾ CARACTERÍSTICAS : Todas as ligas possuem boa resistência à corrosão A resist. varia de 415-1000 MPa ¾ COMPOSIÇÃO: Contém de 5-10% de Al ¾ ELEMENTOS DE LIGA que melhoram a resist. mec. e à corrosão - Ni: 7% - As: 0, 4% (pode conter) - Mn (até 3%) - Fe (até 6%) ¾ APLICAÇÕES : Tubos condensadores, Recipientes para a indústria química, Autoclaves, Instalações criogênicas, Tubos marítimos, Engrenagens, Buchas,…
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 49 LIGAS Cu + Be Composição : ¾ 1-2,7 % de Be Elementos de Liga : ¾ Co, Ni, Fe Características: ¾ Alta resist. Mecânica (A resist. varia de 1100-1250 Mpa) ¾ Alta condutividade elétrica e térmica Aplicações : ¾ Molas de instrumentos ( o módulo de elasticidade dessas ligas é 125.000 MPa) ¾ Componentes eletro-eletrônicos em geral
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 50 LIGAS Cu + Si ¾ O Si melhora a resistência mecânica do Cu (a resist. varia de 380-900 Mpa) e a resist. à corrosão ¾ O Si melhora a soldabilidade e a fundibilidade Composição das Ligas : ¾ 3-55% de Si para peças fundidas ¾ Elementos de liga: Zn, Fe, Mn ¾ Aplicações: Tanques, Tubulações, Parafusos, Eixos de hélice para navios,…
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 51
Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 52 TRATAMENTOS TÉRMICOS DO Cu E SUAS LIGAS ¾ ¾ Recozimento para homogeneiza Recozimento para homogeneizaç ção para pe ão para peç ças fundidas as fundidas ¾ ¾ Recozimento para recristaliza Recozimento para recristalizaç ção para ligas trabalhadas ão para ligas trabalhadas à à frio frio Temp. para o Cu: < 260 Temp. para o Cu: < 260 ° °C C Temp. para as ligas de Cu: 425 Temp. para as ligas de Cu: 425- - 815 815 ° ° C C ¾ ¾ Al Alí ívio de tensões vio de tensões ¾ ¾ Solubiliza Solubilizaç ção e envelhecimento (bronzes ao Al e Si e ligas Cu ão e envelhecimento (bronzes ao Al e Si e ligas Cu- -Be) Be)

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  • 2. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 2 PRINCIPAIS RESERVAS DE COBRE PRINCIPAIS RESERVAS DE COBRE „ „ Encontram Encontram- -se no Chile, EUA, Canad se no Chile, EUA, Canadá á, antiga URSS, Peru, , antiga URSS, Peru, Zambia Zambia e Zaire e Zaire CUSTO CUSTO „ 3-4 vezes mais caro que o Al e 6-7 vezes mais caro que o aço-carbono
  • 3. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 3 PROPRIEDADES F PROPRIEDADES FÍ ÍSICAS DO COBRE SICAS DO COBRE „ „ Ponto de Fusão Ponto de Fusão Î Î 1083 1083° °C C „ „ Densidade Densidade Î Î 8,96 g/cm 8,96 g/cm3 3 „ „ Estrutura Cristalina Estrutura Cristalina Î Î cfc cfc „ „ Resistividade El Resistividade Elé étrica trica Î Î 1,673x10 1,673x10- -6 6 ohm.cm ohm.cm „ „ Condutividade T Condutividade Té érmica rmica Î Î0,941 0,941 cal/cm cal/cm2 2 .s. .s.° °C C „ „ Retra Retraç ção ao solidificar ão ao solidificar Î Î4,2% 4,2%
  • 4. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 4 PROPRIEDADES MECÂNICAS PROPRIEDADES MECÂNICAS „ „ Deforma Deforma- -se facilmente se facilmente „ „ Apresenta grande alongamento nos estados: recozido, encruado e f Apresenta grande alongamento nos estados: recozido, encruado e fundido undido (Elonga (Elongaç ção ~60%) ão ~60%) „ „ Têm baixa dureza Têm baixa dureza „ „ Apresenta elevada resistência Apresenta elevada resistência à à corrosão corrosão „ „ O COBRE O COBRE é é um material um material criogênico criogênico, pois suas , pois suas prop prop. mecânicas melhoram a baixa . mecânicas melhoram a baixa temperatura. A temperatura do nitrogênio l temperatura. A temperatura do nitrogênio lí íquido sua quido sua resist resist. . é é 50% superior 50% superior à à da da temp. ambiente. temp. ambiente. „ „ As As prop prop. mecânicas do . mecânicas do Cu Cu permanecem satisfat permanecem satisfató órias at rias até é 150 150- -200 200 o o C C Cerca de 1/3 de todo o cobre produzido é de alguma forma usado na indústria elétrica
  • 5. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 5 A DUREZA DO COBRE PODE SER AUMENTADA POR A DUREZA DO COBRE PODE SER AUMENTADA POR „ „ Adi Adiç ção de elementos de liga (Cr, Cd) ão de elementos de liga (Cr, Cd) „ „ Tratamento t Tratamento té érmico rmico „ „ Encruamento Encruamento As ligas de cobre apresentam boas propriedades mecânicas e boa resistência à fadiga
  • 6. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 6 ELEMENTO RESIDUAL ELEMENTO RESIDUAL „ „ Prata Prata „ „ Oxigênio Oxigênio Aumenta a condutividade térmica Aumenta a dureza Responsável pela fragilização
  • 7. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 7 CLASSIFICA CLASSIFICAÇ ÇÃO QUANTO AO TEOR DE COBRE ÃO QUANTO AO TEOR DE COBRE „ „ I I- - Cobre Cobre IA IA- - Tipos comerciais de Cu Tipos comerciais de Cu Î Î m mí ínimo de 99,3% de Cu nimo de 99,3% de Cu IB IB- - Cobres Ligados Cobres Ligados Î Î elementos de liga <1% elementos de liga <1% Ð Ð Podem ser d Podem ser dú úcteis ou para fundi cteis ou para fundiç ção ão „ „ II II- - Ligas de Cobre Ligas de Cobre Î Î elementos de liga >1% elementos de liga >1%
  • 8. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 8 O PROBLEMA DA PRESEN O PROBLEMA DA PRESENÇ ÇA DO OXIGÊNIO NO COBRE A DO OXIGÊNIO NO COBRE „ O oxigênio forma um composto eutético com o cobre (CuO2- Cu) , de ponto de fusão mais baixo (1066 °C) que o Cobre puro comercial, segregando então para a região intergranular. Isso faz-se que a haja perda da ductilidade Outro agravante dá-se na presença de gases redutores, como por exemplo H2, e à temperaturas elevadas onde o composto eutético forma vapor d'água na região intergranular. Este fenômeno pode acontecer no processo de soldagem.
  • 9. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 9 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) „ „ 1 1- - COBRE ETP COBRE ETP Î Î COBRE ELETROLÍTICO TENAZ „ „ 2 2- - COBRE FRNC COBRE FRNC Î Î COBRE REFINADO À FOGO DE ALTA CONDUTIVIDADE „ „ 3 3- - COBRE FRTP COBRE FRTP Î Î COBRE REFINADO À FOGO, TENAZ „ „ 4 4- - COBRE CUOF COBRE CUOFÎ Î COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO „ „ 5 5- - COBRE CU CAST COBRE CU CASTÎ Î COBRE RE-FUNDIDO „ „ 6 6- - COBRE DLP COBRE DLPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO (Baixo teor de P) „ „ 7 7- - COBRE DHP COBRE DHPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM FÓSFORO (alto teor de P)
  • 10. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 10 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 1 1- - COBRE ETP COBRE ETP Î Î COBRE ELETROL COBRE ELETROLÍ ÍTICO TENAZ TICO TENAZ „ „ % Cu % Cu Î Î 99,9% no m 99,9% no mí ínimo nimo „ „ Oxigênio Oxigênio Î Î 0,02 0,02- -0,07% 0,07% „ „ Condutividade no estado recozido Condutividade no estado recozido Î Î 100% IACS 100% IACS ( (International International Anneald Anneald Cooper Cooper Standard) Standard) „ „ Aplica Aplicaç ções ões Î Î Industrias el Industrias elé étrica, mecânica, qu trica, mecânica, quí ímica, constru mica, construç ção civil ão civil
  • 11. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 11 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 1 1- - COBRE ETP COBRE ETP Î Î COBRE ELETROL COBRE ELETROLÍ ÍTICO TENAZ TICO TENAZ APLICA APLICAÇ ÇÕES NA IND ÕES NA INDÚ ÚSTRIA EL STRIA ELÉ ÉTRICA TRICA „ „ Cabos para rede el Cabos para rede elé étrica trica „ „ Linhas telefônicas Linhas telefônicas „ „ Transformadores Transformadores „ „ Pe Peç ças de r as de rá ádio e TV dio e TV „ „ Ânodos Ânodos
  • 12. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 12 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 1- COBRE ETP Î COBRE ELETROLÍTICO TENAZ APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA MECÂNICA „ Arruelas „ Rebites „ Radiadores de automóveis „ Trocadores de calor „ Fios, tiras,… APLICA APLICAÇ ÇÕES NA IND ÕES NA INDÚ ÚSTRIA QU STRIA QUÍ ÍMICA MICA „ „ Caldeiras Caldeiras „ „ Destiladores Destiladores „ „ Tanques Tanques „ „ Alambiques Alambiques APLICA APLICAÇ ÇÕES NA CONSTRU ÕES NA CONSTRUÇ ÇÃO CIVIL ÃO CIVIL „ „ Objetos art Objetos artí ísticos sticos „ „ Telhados Telhados „ „ Calhas, Calhas,… …
  • 13. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 13 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 2 2- - COBRE FRNC COBRE FRNC Î Î COBRE REFINADO COBRE REFINADO À À FOGO DE ALTA FOGO DE ALTA CONDUTIVIDADE CONDUTIVIDADE „ „ % Cu % Cu Î Î 99,9% 99,9% „ „ Oxigênio Oxigênio Î Î Teor incerto ( Teor incerto (é é de menor custo) de menor custo) „ „ Condutividade Condutividade Î Î 100% IACS 100% IACS „ „ Aplica Aplicaç ções ões Î Î não tão nobres quanto o eletrol não tão nobres quanto o eletrolí ítico tico
  • 14. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 14 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 3 3- - COBRE FRTP COBRE FRTP Î Î COBRE REFINADO COBRE REFINADO À À FOGO, TENAZ FOGO, TENAZ „ „ % Cu % Cu Î Î 99,8 % ou 99,85% 99,8 % ou 99,85% „ „ Oxigênio Oxigênio Î Î Teor controlado Teor controlado „ „ Condutividade Condutividade Î Î não não é é 100% IACS 100% IACS „ „ Impurezas Impurezas Î Î teores maiores que o ETP e FRNC teores maiores que o ETP e FRNC „ „ Aplica Aplicaç ções ões Î Î mesmas do eletrol mesmas do eletrolí ítico, com restri tico, com restriç ções a ind ões a indú ústria el stria elé étrica (não trica (não tão nobre) tão nobre)
  • 15. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 15 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 4 4- - COBRE CUOF COBRE CUOFÎ Î COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO COBRE ISENTO DE OXIGÊNIO „ „ % Cu % Cu Î Î 99,95 % a 99,99% 99,95 % a 99,99% „ „ É É o Cu eletrol o Cu eletrolí ítico sem tico sem ó óxido xido „ „ Condutividade Condutividade Î Î 100% IACS 100% IACS „ „ É É mais caro que os anteriores mais caro que os anteriores „ „ É É resistente resistente à à fragiliza fragilizaç ção pelo Hidrogênio ão pelo Hidrogênio APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES Equipamentos eletro Equipamentos eletro- -eletrônicos como: eletrônicos como: Pe Peç ças para radar as para radar Antenas Antenas Ânodos de tubos de raios Ânodos de tubos de raios- -x x
  • 16. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 16 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 5 5- - COBRE CU CAST COBRE CU CASTÎ Î COBRE REFUNDIDO COBRE REFUNDIDO GRAU A GRAU AÎ Î99,75 % de 99,75 % de Cu Cu GRAU B GRAU BÎ Î99,5 % de Cu 99,5 % de Cu „ „ É É obtido de cobre secund obtido de cobre secundá ário rio „ „ É É destinado a fabrica destinado a fabricaç ção de ligas de Cu ão de ligas de Cu
  • 17. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 17 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 6 6- - COBRE DLP COBRE DLPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM F COBRE DESOXIDADO COM FÓ ÓSFORO SFORO „ „ % Cu % Cu Î Î 99,85% de Cu 99,85% de Cu „ „ Teor de F Teor de Fó ósforo sforo é é baixo baixo Î Î 0,004 0,004- -0,012% 0,012%
  • 18. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 18 TIPOS DE COBRE COMERCIAL (MÍNIMO DE Cu Î99,3%) 7 7- - COBRE DHP COBRE DHPÎ Î COBRE DESOXIDADO COM F COBRE DESOXIDADO COM FÓ ÓSFORO SFORO „ „ % Cu % Cu Î Î 99,9 99,9 - - 99,8% de Cu 99,8% de Cu „ „ Teor de F Teor de Fó ósforo sforo é é alto alto Î Î 0,015 0,015- -0,04% 0,04%
  • 19. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 19 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA CONT CONTÉ ÉM ELEMENTOS DE LIGA MENORES QUE 1% M ELEMENTOS DE LIGA MENORES QUE 1% „ „ D DÚ ÚCTEIS CTEIS Î Îprodutos semi produtos semi- -manufaturados por conforma manufaturados por conformaç ção mecânica ão mecânica „ „ apresentam apresentam- -se na forma de chapas, fios, arames, tiras, barras, tubos,.. se na forma de chapas, fios, arames, tiras, barras, tubos,.. „ „ PARA FUNDI PARA FUNDIÇ ÇÃO ÃO
  • 20. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 20 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA PODEM SER REUNIDOS EM 3 GRUPOS DE LIGAS PODEM SER REUNIDOS EM 3 GRUPOS DE LIGAS „ „ Ligas de alta condutividade el Ligas de alta condutividade elé étrica (Ag) trica (Ag) „ „ Ligas de alta resistência mecânica (As, Cd, Cr, Zr) Ligas de alta resistência mecânica (As, Cd, Cr, Zr) „ „ Ligas de alta Ligas de alta usinabilidade usinabilidade (Pb, Te, S, Se, Cd) (Pb, Te, S, Se, Cd) Algumas ligas podem possuir uma ou + caracter Algumas ligas podem possuir uma ou + caracterí ísticas dos grupos sticas dos grupos
  • 21. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 21 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA CONDUTIVIDADE TÉRMICA E ELÉTRICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î ÎAg: 0,02 Ag: 0,02- -0,12% 0,12% „ „ A Ag melhora a resistência mecânica do Cu puro A Ag melhora a resistência mecânica do Cu puro „ „ A Ag melhora a fluência do Cu puro a altas temperaturas A Ag melhora a fluência do Cu puro a altas temperaturas „ „ A Ag tem solubilidade total no Cu nessas concentra A Ag tem solubilidade total no Cu nessas concentraç ções ões „ „ Condutividade el Condutividade elé étrica trica Î Î 90 90- -100% IACS 100% IACS APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES Na ind Na indú ústria el stria elé étrica, como: Bobinas, trica, como: Bobinas, Interruptores, Interruptores, Aletas Aletas de radiadores, etc. de radiadores, etc.
  • 22. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 22 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î Î As: 0,013 As: 0,013- -0,05% 0,05% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 35 35- -45 % IACS 45 % IACS „ „ O As melhora a resistência mecânica do O As melhora a resistência mecânica do Cu Cu puro, principalmente puro, principalmente à à altas altas temperaturas temperaturas „ „ O As melhora a resistência O As melhora a resistência à à corrosão do corrosão do Cu Cu puro puro APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES Na ind Na indú ústria qu stria quí ímica mica Î Î é é usada em tubula usada em tubulaç ções industriais que entram em contato com ões industriais que entram em contato com l lí íquidos e gases pouco corrosivos quidos e gases pouco corrosivos Na constru Na construç ção mecânica ão mecânica Î Î em trocadores de calor, tubula em trocadores de calor, tubulaç ções para caldeiras ões para caldeiras
  • 23. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 23 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î Î Cd: 0,6 Cd: 0,6- -1% 1% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 80 % 80 % IACS IACS „ „ O Cd O Cd é é sol solú úvel no vel no Cu Cu „ „ O Cd melhora a resistência mecânica, O Cd melhora a resistência mecânica, à à fadiga e ao desgaste do fadiga e ao desgaste do Cu Cu puro puro „ „ Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento pelo aquecimento pelo aquecimento
  • 24. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 24 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Î Î Cd: 0,6 Cd: 0,6- -1% 1% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 80 % 80 % IACS IACS „ „ O Cd O Cd é é sol solú úvel no vel no Cu Cu „ „ O Cd melhora a resistência mecânica, O Cd melhora a resistência mecânica, à à fadiga e ao desgaste do fadiga e ao desgaste do Cu Cu puro puro „ „ Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento Esse cobre ligado apresenta elevada resistência ao amolecimento pelo aquecimento pelo aquecimento Aplica Aplicaç ções: ões: Na ind Na indú ústria el stria elé étrica, molas de contato, trica, molas de contato, linhas de transmissão linhas de transmissão
  • 25. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 25 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Cr: 0,8% Cr: 0,8% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 80 80- - 85% 85% IACS IACS „ „ O Cr não O Cr não é é totalmente sol totalmente solú úvel no vel no Cu Cu „ „ Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubiliza Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubilizaç ção para melhorar as ão para melhorar as propriedades mecânicas em geral propriedades mecânicas em geral
  • 26. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 26 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA RESISTÊNCIA MECÃNICA PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: PRINCIPAL ELEMENTO DE LIGA: Zr Zr: 0,1 : 0,1- -0,25% 0,25% „ „ Tem condutividade el Tem condutividade elé étrica trica Î Î 90% IACS 90% IACS „ „ O O Zr Zr é é sol solú úvel no vel no Cu Cu „ „ Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubiliza Esse cobre ligado pode ser tratado termicamente por solubilizaç ção para melhorar as ão para melhorar as propriedades mecânicas em geral propriedades mecânicas em geral „ „ Aplica Aplicaç ções ões na ind na indú ústria el stria elé étrica, especialmente em aplica trica, especialmente em aplicaç ções em que estão sujeitas ões em que estão sujeitas à à alta solicita alta solicitaç ção ão
  • 27. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 27 COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA LIGAS DE ALTA USINABILIDADE Essas ligas combinam alta condutividade elétrica e boa usinabilidade „ Cu-Te (0,3-0,8%) Î usinabilidade 85 „ Cu-S (0,2-0,5%) Î usinabilidade 85 „ Cu-Se „ „ Cu Cu- -Pb Pb (0,8 (0,8- -1,3%) 1,3%) Î Î usinabilidade usinabilidade 85 85 „ „ Cu Cu- -Cd Cd (0,8%) (0,8%)- -Sn Sn (0,6%) (0,6%) Î Î usado em cabos a usado em cabos aé éreos de metrô, eletrodos para solda reos de metrô, eletrodos para solda el elé étrica trica
  • 28. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 28 COBRE LIGADO PARA FUNDIÇÃO „ „ Cu Cu (99 (99- -99,5) 99,5)- -Cr (1%) Cr (1%)- -Si (0,1%) Apresenta resistência Si (0,1%) Apresenta resistência à à tra traç ção m ão mí ínima de 37 nima de 37 kgf kgf/mm /mm2 2 „ „ Cu Cu- -Cr Cr (0,6 (0,6- -12%) 12%) COBRES LIGADOS OU COBRES BAIXA LIGA
  • 29. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 29 LIGAS DE COBRE CONT CONTÉ ÉM ELEMENTOS DE LIGA EM TEORES MAIORES QUE 1% M ELEMENTOS DE LIGA EM TEORES MAIORES QUE 1% „ „ Latões (Cu Latões (Cu- -Zn) Zn) Î Î d dú úcteis e para fundi cteis e para fundiç ção ão „ „ Bronzes (Cu Bronzes (Cu- -Sn) Sn) Î Î d dú úcteis e para fundi cteis e para fundiç ção ão „ „ Cu Cu- -Ni Ni „ „ Cu Cu- -Ni Ni- -Zn (alpacas) Zn (alpacas) „ „ Cu Cu- -Al Al „ „ Cu Cu- -Be Be „ „ Cu Cu- -Si Si
  • 30. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 30 LATÕES (Cu-Zn) Latão Latão CONT CONTÉ ÉM Cu e Zn ( M Cu e Zn (5 5- -50%) 50%) com ou sem adi com ou sem adiç ção de elementos secund ão de elementos secundá ários rios INFLUÊNCIA DO Zn •Aumenta a resistência mecânica •Baixa o ponto de fusão •Baixa o custo LIGAS DE COBRE
  • 31. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 31 TIPOS DE LATÕES (Cu-Zn) „ „ Latão bin Latão biná ário rio Î Î Cu e Zn Cu e Zn „ „ Latão com Pb Latão com Pb Î Î Cu, Zn e Pb (o Pb melhora a Cu, Zn e Pb (o Pb melhora a usinabilidade usinabilidade) ) „ „ Latões especiais Latões especiais Î Î Cu e Zn (com ou sem Pb) e outros elementos de liga que Cu e Zn (com ou sem Pb) e outros elementos de liga que proporcionam determinadas caracter proporcionam determinadas caracterí ísticas (Al, Sn) sticas (Al, Sn)
  • 32. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 32 LATÕES BINÁRIOS (Cu-Zn) „ „ Fase Fase α α Î Î cfc cfc, d , dú úctil e tenaz ctil e tenaz „ „ Fase Fase ß ß Î Î ccc ccc, , é é + resistente + resistente „ „ A resistência A resistência à à tra traç ção aumenta com o teor de ão aumenta com o teor de Zn Zn e a resistência e a resistência à à corrosão corrosão diminui (processo de diminui (processo de dezinfica dezinficaç ção ão – – corrosão preferencial do corrosão preferencial do Zn Zn) ) „ „ A partir de 30% de A partir de 30% de Zn Zn a ductilidade come a ductilidade começ ça a diminuir a a diminuir „ „ At Até é 37% de Zn 37% de ZnÎ Î fase fase α α (latões (latões α α) ) „ „ 37 37- -45% de Zn 45% de ZnÎ Î fases fases α α e e ß ß (latões (latões α α+ + ß ß) ) „ „ 46 46- -50% de Zn 50% de ZnÎ Î fase fase ß ß (latões (latões ß ß) ) Acima de 50% de Zn come Acima de 50% de Zn começ ça a precipitar a fase a a precipitar a fase γ γ que que é é quebradi quebradiç ça a Por isso os latões com %Zn> 50% não tem uso comercial Por isso os latões com %Zn> 50% não tem uso comercial
  • 33. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 33 L LA AT TÃ ÃO O α α P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S A AP PL LI IC CA AÇ ÇÕ ÕE ES S Cu-Zn 95-5 ♦ É dourada ♦ É de fácil conformação à frio ♦ É resistente à corrosão sob tensão ♦ É resistente à dezinficação ♦ Cartuchos de armas ♦ Medalhas ♦ Moedas ♦ Objetos decorativos Cu-Zn 90-10 T Ta am mb bé ém m c co on nh he ec ci id da a c co om mo o b br ro on nz ze e c co om me er rc ci ia al l ♦ Apresenta as mesmas características do Latão 95-5 ♦ Arquitetura (ferragens, condutos) ♦ Objetos ornamentais Cu-Zn 85-15 C CO ON NH HE EC CI ID DO O C CO OM MO O L LA AT TÃ ÃO O V VE ER RM ME EL LH HO O ♦ Apresenta propriedades também semelhantes aos latões 95-5 e 90-10, porém é: ♦ Mais dúctil ♦ Mais resistente ♦ Zippers ♦ Outros componentes obtidos por conformação Cu-Zn 80-20 ♦ Elevada conformabilidade à frio ♦ Resistência `a corrosão sob tensão ♦ Resistência à dezinficação ♦ Fins decorativos Cu-Zn 70-30 É É c co on nh he ec ci id do o c co om mo o l la at tã ão o p pa ar ra a c ca ar rt tu uc ch ho o ♦ Combinam alta resistência e ductilidade ♦ Possui elevado alongamento ♦ Liga apropriada para estampagem ♦ Artigos de uso doméstico ♦ Peças para automóveis ♦ Cartuchos ♦ Arames para rebites ♦ Parafusos Cu-Zn 60-40 É também conhecida como metal muntz ♦ É uma liga para trabalho à quente ♦ É latão α+ β ♦ Apresenta ponto de fusão inferior ao latão α ♦ Produtos semi- manufaturados (placas, barras, perfis) ♦ Trocadores de calor EXEMPLOS LATÕES α
  • 34. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 34 LATÕES COM Pb „ O Pb é insolúvel no Cobre, formando pequenas bolsas (Efeito lubrificante) „ „ O Pb O Pb é é adicionado para melhorar a adicionado para melhorar a usinabilidade usinabilidade APLICA APLICAÇ ÇÕES ÕES „ „ Pe Peç ças a serem usinadas (parafusos, porcas, rebites, as a serem usinadas (parafusos, porcas, rebites,… …) e ) e peças sujeitas a atrito
  • 35. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 35 LATÕES COM Pb Cu= 60-63% Pb= 2,5-3,7% % Zn Zn= restante = restante „ „ Estrutura predominante Estrutura predominante é é α α „ „ Suporta deforma Suporta deformaç ção ão à à frio limitadas frio limitadas „ „ É É bastante usado nos EUA bastante usado nos EUA Cu= 56 Cu= 56- -60% 60% Pb= 2 Pb= 2- -3,5% 3,5% Zn= restante Zn= restante „ „ Tem na estrutura mais fase Tem na estrutura mais fase ß ß „ „ Suporta mais a deforma Suporta mais a deformaç ção ão à à quente quente „ „ É É mais barato mais barato „ „ É É bastante usado na Europa bastante usado na Europa
  • 36. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 36 LATÕES ESPECIAIS ELEMENTOS DE LIGA PRESENTES NOS LATÕES ESPECIAIS „ Al „ As „ Sn „ Mg „ Ni „ Si „ Fe CuZn28Al2, com pequenos teores de As podendo conter Pb „ O Al melhora a resistência mecânica „ Esta liga apresenta boa resistência à corrosão devido a presença do Al e do As „ O As diminui o problema da dezinficação
  • 37. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 37 LATÕES PARA FUNDIÇÃO Os latões bin Os latões biná ários são pouco usados para fundi rios são pouco usados para fundiç ção ão A maioria das ligas de fundi A maioria das ligas de fundiç ção cont ão conté ém Pb e Sn m Pb e Sn PAPEL DO Pb PAPEL DO Pb „ „ Facilita a Facilita a usinagem usinagem „ „ Aumenta a Aumenta a estanquiedade estanquiedade (diminui porosidade) (diminui porosidade) PAPEL DO Sn PAPEL DO Sn „ „ Melhora a resistência Melhora a resistência à à dezinfica dezinficaç ção ão „ „ Permite a utiliza Permite a utilizaç ção de sucata com ão de sucata com Sn Sn EXEMPLOS DE PE EXEMPLOS DE PEÇ ÇAS FUNDIDAS AS FUNDIDAS H Hé élices de navios, Lemes de navios, Rotores para turbinas movidas lices de navios, Lemes de navios, Rotores para turbinas movidas à à agua agua, , Buchas, Engrenagens, Eixos Buchas, Engrenagens, Eixos
  • 38. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 38 BRONZES (Cu+Sn) CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS BRONZES ‹ Elevada resistência à corrosão ‹ A dureza e a resistência mecânica aumentam com o teor de Sn ‹ A partir de 5% de Sn a ductilidade diminui
  • 39. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 39 BRONZES (Cu+Sn) FASES FASES Fase Fase α α Î Î cfc cfc, d , dú úctil e tenaz ctil e tenaz Fase Fase γ γ Î Î é é + dura + dura E EL LE EM ME EN NT TO O D DE E L LI IG GA A P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S P P ( (a at té é 0 0, ,4 4% %) ) ♦ Melhora a resistência mecânica ♦ Atua como desoxidante ♦ Constitui a classe dos bronzes fosforosos P Pb b ♦ Melhora as propriedades anti-fricção ♦ Melhora a usinabilidade ♦ Diminui a porosidade Zn ♦ Aumenta a resistência mecânica ♦ Atua como desoxidante em peças fundidas
  • 40. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 40 PRINCIPAIS BRONZES COMERCIAIS BRONZES α L LI IG GA A P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S C Cu u- -S Sn n 9 98 8- -2 2 ♦ Liga monofásica com pequenos teores de P ♦ Apresenta boa resistência à corrosão ♦ Apresenta boa conformabilidade à frio ♦ A condutividade elétrica é 40% IACS ------------------------------------------------------------- ♦ Aplicações: - Ind. Elétrica : contatos, molas condutoras - Ind. Mecânica: tubos flexíveis, parafusos, rebites, varetas de solda C Cu u- -S Sn n 9 96 6- -4 4 ♦ Liga monofásica com teores de P ♦ Apresenta maior dureza e maior resistência mecânica que a anterior C Cu u- -S Sn n 9 95 5- -5 5 ♦ Têm maior resistência mecânica que a anterior C Cu u- -S Sn n 9 94 4- -6 6 ♦ Têm resistência mecânica, à fadiga e ao desgaste, bem como maior resist. à tração e à corrosão que as demais ligas anteriores
  • 41. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 41 PRINCIPAIS BRONZES COMERCIAIS BRONZES α + γ L LI IG GA A P PR RO OP PR RI IE ED DA AD DE ES S C Cu u- -S Sn n 9 92 2- -8 8 ♦ Tem elevada resistência à fadiga e ao desgaste ♦ Apresenta características anti-friçção (usado na fabricação de discos anti-fricção) C Cu u- -S Sn n 9 90 0- -1 10 0 ♦ Possui maior dureza e maior resistência mecânica de todos os bronzes dúcteis ♦ Tem elevada resistência à fadiga e ao desgaste ♦ Apresenta características anti-friçção
  • 42. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 42 PRINCIPAIS BRONZES COMERCIAIS BRONZES PARA FUNDIÇÃO L LI IG GA A A AP PL LI IC CA AÇ ÇÕ ÕE ES S C Cu u- -S Sn n 8 87 7- -1 11 1 P Pb b1 1 N Ni i1 1 ♦ Buchas e engrenagens para diversos fins C Cu u- -S Sn n 8 85 5- -5 5 P Pb b9 9 Z Zn n1 1 ♦ Mancais e buchas pequenas C Cu u- -S Sn n 8 80 0- -1 10 0 P Pb b1 10 0 ♦ Mancais para altas velocidades e grandes pressões, mancais para laminadores C Cu u- -S Sn n 7 78 8- -7 7 P Pb b1 15 5 ♦ Mancais para pressões médias, mancais para automóveis C Cu u- -S Sn n 7 70 0- -5 5 P Pb b2 25 5 ♦ Mancais para altas velocidades e pequenas pressões
  • 43. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 43 LIGAS CUPRONÍQUEIS (Cu + Ni) „ Apresentam excelente resistência à corrosão, especialmente à água do mar; „ São dúcteis, „ Permanecem monofásicas para qualquer composição, „ Podem ser trabalhadas a frio e à quente; „ Algumas ligas apresentam resistividade independente da temperatura (aplicações em resistência elétrica) ¾ ¾ A medida que aumenta o teor de A medida que aumenta o teor de Ni Ni aumenta a aumenta a dureza, a resistência mecânica e o limite a dureza, a resistência mecânica e o limite a fadiga; fadiga; ¾ ¾ Nas ligas comerciais o teor de Nas ligas comerciais o teor de Ni Ni varia de 5 varia de 5- - 45% 45% ¾ ¾ A maioria das ligas A maioria das ligas Cupron Cuproní íqueis queis cont conté ém m Fe Fe e e Mn Mn em teores em torno de 2%, para elevar a em teores em torno de 2%, para elevar a resist resist. . à à corrosão. corrosão.
  • 44. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 44 LIGAS CUPRONÍQUEIS (Cu + Ni) L LI IG GA A A AP PL LI IC CA AÇ ÇÕ ÕE ES S L Li ig ga as s c co om m 5 5% % d de e N Ni i c co on nt te en nd do o F Fe e e e M Mn n ♦ Indústria naval, tubos condutores de água do mar, serviços sanitários. L Li ig ga as s c co om m 1 10 0% % d de e N Ni i ♦ Indústria naval, tubos para condensadores e aquecedores. L Li ig ga as s c co om m 2 20 0% % d de e N Ni i ♦ Indústria elétrica: resistores, guias de onda para radar ♦ Ind. Mecânica: aquecedores de água doméstica, moedas, medalhas. L Li ig ga as s c co om m 4 45 5% % d de e N Ni i ( (C CO ON NS ST TA AN NT TA AN N) ) ♦ Elementos de aquecimento, termopares (a resistência independe da temperatura)
  • 45. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 45 LIGAS CUPRONÍQUEIS PARA FUNDIÇÃO (Cu + Ni) „ „ A maioria das ligas cont A maioria das ligas conté ém Si, Fe e Mn, al m Si, Fe e Mn, alé ém do Cu m do Cu- -Ni Ni „ „ Aplica Aplicaç ções das ligas para fundi ões das ligas para fundiç ção: ão: „ „ Buchas Buchas „ „ Flanges Flanges „ „ Conec Conecç ções ões
  • 46. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 46 LIGAS Cu + Ni + Zn ALPACAS ¾ ¾ COMPOSI COMPOSIÇ ÇÃO DAS ALPACAS: ÃO DAS ALPACAS: ¾ ¾ Ni: 10 Ni: 10- -30% 30% ¾ ¾ Cu: 45 Cu: 45- -70% 70% ¾ ¾ Zn: restante Zn: restante ¾ ¾ CARACTER CARACTERÍ ÍSTICAS DAS ALPACAS: STICAS DAS ALPACAS: ¾ ¾ Cor esbranqui Cor esbranquiç çada, brilhante ada, brilhante ¾ ¾ Tem elevada resistência Tem elevada resistência à à corrosão corrosão ¾ ¾ Podem ser deformadas a frio e a quente Podem ser deformadas a frio e a quente ¾ ¾ APLICA APLICAÇ ÇÕES DAS ALPACAS: ÕES DAS ALPACAS: ¾ ¾ Cutelaria Cutelaria ¾ ¾ Objetos decorativos Objetos decorativos ¾ ¾ Componentes de aparelhos Componentes de aparelhos ó ópticos e fotogr pticos e fotográ áficos ficos ¾ ¾ Molas de contato para equip. el Molas de contato para equip. elé étricos tricos
  • 47. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 47 Elementos de liga que promovem o endurecimento por precipitação no Cu e suas ligas „ „ Si Si „ „ Al Al „ „ Be Be Elevado preço do Sn levou à sua substituição por Al, Be, Si e Pb
  • 48. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 48 LIGAS Cu + Al ¾ CARACTERÍSTICAS : Todas as ligas possuem boa resistência à corrosão A resist. varia de 415-1000 MPa ¾ COMPOSIÇÃO: Contém de 5-10% de Al ¾ ELEMENTOS DE LIGA que melhoram a resist. mec. e à corrosão - Ni: 7% - As: 0, 4% (pode conter) - Mn (até 3%) - Fe (até 6%) ¾ APLICAÇÕES : Tubos condensadores, Recipientes para a indústria química, Autoclaves, Instalações criogênicas, Tubos marítimos, Engrenagens, Buchas,…
  • 49. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 49 LIGAS Cu + Be Composição : ¾ 1-2,7 % de Be Elementos de Liga : ¾ Co, Ni, Fe Características: ¾ Alta resist. Mecânica (A resist. varia de 1100-1250 Mpa) ¾ Alta condutividade elétrica e térmica Aplicações : ¾ Molas de instrumentos ( o módulo de elasticidade dessas ligas é 125.000 MPa) ¾ Componentes eletro-eletrônicos em geral
  • 50. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 50 LIGAS Cu + Si ¾ O Si melhora a resistência mecânica do Cu (a resist. varia de 380-900 Mpa) e a resist. à corrosão ¾ O Si melhora a soldabilidade e a fundibilidade Composição das Ligas : ¾ 3-55% de Si para peças fundidas ¾ Elementos de liga: Zn, Fe, Mn ¾ Aplicações: Tanques, Tubulações, Parafusos, Eixos de hélice para navios,…
  • 51. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 51
  • 52. Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges – DEMAR/EEL/USP Cobre e suas ligas 52 TRATAMENTOS TÉRMICOS DO Cu E SUAS LIGAS ¾ ¾ Recozimento para homogeneiza Recozimento para homogeneizaç ção para pe ão para peç ças fundidas as fundidas ¾ ¾ Recozimento para recristaliza Recozimento para recristalizaç ção para ligas trabalhadas ão para ligas trabalhadas à à frio frio Temp. para o Cu: < 260 Temp. para o Cu: < 260 ° °C C Temp. para as ligas de Cu: 425 Temp. para as ligas de Cu: 425- - 815 815 ° ° C C ¾ ¾ Al Alí ívio de tensões vio de tensões ¾ ¾ Solubiliza Solubilizaç ção e envelhecimento (bronzes ao Al e Si e ligas Cu ão e envelhecimento (bronzes ao Al e Si e ligas Cu- -Be) Be)