O documento apresenta uma introdução sobre tecnologia dos materiais ministrada pelo professor Henrique Cezar Pavanati. Os objetivos da unidade curricular são apresentar a importância dos materiais, conceitos básicos e propriedades para especificação. As bases tecnológicas incluem processos de obtenção de ligas metálicas, diagramas de equilíbrio, tratamentos térmicos e ensaios mecânicos.
EMC 5719/5712 - Materiais e Microestruturas (/Fundamentos de Engenharia de Materiais 2), prof. Paulo Wendhausen.
Curso de Engenharia de Materiais
Departamento de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Santa Catarina
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Departamento de Engenharia Mecânica
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Cerâmica avançada: perspectivas de aplicação e desafios tecnológicos atuais e...senaimais
Cerâmica avançada: perspectivas de aplicação e desafios tecnológicos atuais e futuros / Advanced ceramic: application perspectives and current and future technological challenges
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Desde essa data, alguns eurodeputados saíram e foram substituídos, pelo que esta é a nova lista atualizada em maio de 2024.
Para mais informações, consulte o dossiê temático Eleições Europeias no portal Eurocid:
https://eurocid.mne.gov.pt/eleicoes-europeias
Autor: Centro de Informação Europeia Jacques Delors
Fonte: https://infoeuropa.mne.gov.pt/Nyron/Library/Catalog/winlibimg.aspx?doc=52295&img=11583
Data de conceção: maio 2019.
Data de atualização: maio 2024.
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. 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. 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. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
O que é um material?
4
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
a
Disponibilidade dos materiais
Elementos
químicos
presentes
na crosta
terrestre
15
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
a
Estrutura cristalina do Ferro
Polimorfismo do Ferro
27
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. 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. 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. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
a
Defeitos da rede cristalina
Vazios
31
32. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
a
Defeitos da rede cristalina
Átomo
intersticial
32
33. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
a
Estrutura real do ferro
Defeitos da rede cristalina
Discordâncias
33
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. 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. 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. 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. Prof. Henrique Cezar Pavanati
Introdução à tecnologia dos materiais
a
Propriedades tecnológicas
1. Usinabilidade
2. Conformabilidade
3. Temperabilidade
4. Soldabilidade
5. Sinterabilidade
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