Introdução à Tecnologia Dos Materiais

8/19/2019 Introdução à Tecnologia Dos Materiais

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IntroduçãoIntrodução àà tecnologiatecnologiados materiaisdos materiais

Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

E-mail: [email protected]

ProPro In I In I

Instituto Federal de Santa CatarinaCampus de FlorianópolisDepartamento Acadêmico de Metal-MecânicaCurso Tcnico de Mecânica Industrial ! "roIn II


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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati

Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais

)*)* "roporcionar ao aluno uma idia inicial da"roporcionar ao aluno uma idia inicial daimportância dos materiais para o desen(ol(imentoimportância dos materiais para o desen(ol(imento

da Ciência e Tecnologiada Ciência e Tecnologia

+,eti(os da unidade curricular.+,eti(os da unidade curricular.

/*/* Con0ecer os principais Materiais1 suasCon0ecer os principais Materiais1 suaspropriedades e aplicaç2es (isando a especi#icaçãopropriedades e aplicaç2es (isando a especi#icaçãode materiaisde materiais

3*3* Introdu'ir uma srie de conceitos ,4sicosIntrodu'ir uma srie de conceitos ,4sicosrelacionados à estrutura1 propriedades e aplicaçãorelacionados à estrutura1 propriedades e aplicaçãodos Materiaisdos Materiais


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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais

)*)* IntroduçãoIntrodução

3*3* "rocessos de o,tenção de ligas met4licas #errosas"rocessos de o,tenção de ligas met4licas #errosas

/*/* 5igas met4licas #errosas5igas met4licas #errosas6*6* Diagrams de e&uil7,rioDiagrams de e&uil7,rio

8*8* Cur(as TTTCur(as TTT

9*9* Tratamentos trmicosTratamentos trmicos

:*:* ;nsaios Mecânicos;nsaios Mecânicos


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+ &ue um material>+ &ue um material>


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+ &ue um material>+ &ue um material>

?m material nada mais &ue?m material nada mais &ue

um @amontoado de 4tomosum @amontoado de 4tomos

;Bemplo de um;Bemplo de ummaterialmaterial

e&uisitos ,4sicose&uisitos ,4sicospara @ser um materialpara @ser um material


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tomostomos

São os @ingredientes dos materiaisSão os @ingredientes dos materiais

FeFe

EE

CaCa

MoMo

ii

AuAu

AgAg

GG

%%

""

++

CC

SiSi

AlAlSS


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tomos - Classi#icaçãotomos - Classi#icação

- MetaisMetais

- Semi-metaisSemi-metais

- ão metaisão metais

- Hases no,resHases no,restomos met4licostomos met4licos

Semi-metaisSemi-metais

ão metaisão metaisHases no,resHases no,res


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Como os 4tomos se unem>Como os 4tomos se unem>

5igação &u7mica5igação &u7mica

Força de atração interatmica &ue #a' comForça de atração interatmica &ue #a' com&ue os 4tomos permaneçam unidos&ue os 4tomos permaneçam unidos

tomos unidos pelatomos unidos pela

#orça de ligação#orça de ligação

Sem ligaçãoSem ligação

MaterialMaterial

tomostomosindi(iduaisindi(iduais


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Como os 4tomos se unem>Como os 4tomos se unem>

5igação &u7mica5igação &u7mica

5igação Forte5igação Forte 5igação Fraca5igação Fraca

• 5igação Inica5igação Inica J/6K-


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;(olução do uso dos materiais;(olução do uso dos materiais

Q)K$KKK a$C$Q)K$KKK a$C$

"ele de animais e madeira"ele de animais e madeira


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)K$KKK a$C$)K$KKK a$C$ 8$KKK a$C$8$KKK a$C$ 3$KKK a$C$3$KKK a$C$

5ança de pedra5ança de pedra CerâmicaCerâmica =ron'e=ron'e


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)$KKK a$C$)$KKK a$C$ Sc RIRSc RIR

AçoAço Alum7nioAlum7nio TitânioTitânio

Sc RIRSc RIR

# C" # % i C " ti


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Sc RRSc RR

Super ligas de iSuper ligas de i

Sc RRSc RR

CerâmicasCerâmicasde ;ngen0ariade ;ngen0aria

Sc RRISc RRI

anotecnologiaanotecnologia

" # % i C " ti" # % i C " ti


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Disponi,ilidade dos materiaisDisponi,ilidade dos materiais

Fonte. "ADI5%A1 F$ Materiais de ;ngen0aria. Microestrutura e propriedades1 %emmus. Curiti,a J3KKK*Fonte. "ADI5%A1 F$ Materiais de ;ngen0aria. Microestrutura e propriedades1 %emmus. Curiti,a J3KKK*

" # % i C " ti" # % i C " ti


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;lementos;lementos&u7micos&u7micospresentespresentesna crostana crostaterrestreterrestre

Disponi,ilidade dos materiaisDisponi,ilidade dos materiais

"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati


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Tradicionalmente os materiais podem ser classi#icadosTradicionalmente os materiais podem ser classi#icadosem 6 grupos ,4sicos.em 6 grupos ,4sicos.

Cerâmicos

Met4licos "olimricos

Compósitos

Embalagem Tetra Pak

F i b r a d e v i d r o

B r o c

a s d e “

i d i a !



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Classi#icação ! tomos B MateriaisClassi#icação ! tomos B Materiais

tomostomos MateriaisMateriais

• MetaisMetais

• ão Metaisão Metais

• Semi-metaisSemi-metais• Hases no,resHases no,res

• Met4licosMet4licos

• CerâmicosCerâmicos

• "olimricos"olimricos• CompósitosCompósitos



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Materiais Met4licosMateriais Met4licosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais

• "ossuem ,ril0o"ossuem ,ril0o

• =oa conduti(idade trmica=oa conduti(idade trmicae eltricae eltrica

• =oa malea,ilidade=oa malea,ilidade

• "onto de #usão mdio"onto de #usão mdio

• Dure'a mdiaDure'a mdia• =oa tenacidade=oa tenacidade

• ;m geral1 resistência à;m geral1 resistência àcorrosão ruimcorrosão ruim

• ;m geral1 densidade alta;m geral1 densidade alta



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Materiais Met4licosMateriais Met4licosTiposTipos

• Metais FerrososMetais Ferrosos

• Metais le(esMetais le(es

• Metais de ,aiBo ponto deMetais de ,aiBo ponto de#usão#usão

• Metais no,resMetais no,res

• Metais re#rat4riosMetais re#rat4rios

• Metais resistêntes àMetais resistêntes àcorrosãocorrosão

;Bemplos;Bemplos

• Aço1 Ferro #undidoAço1 Ferro #undido

• Alum7nio1 Titânio1 =er7lioAlum7nio1 Titânio1 =er7lio

• C0um,o1 ;stan0o1 incoC0um,o1 ;stan0o1 inco

• +uro1 "rata1 "latina+uro1 "rata1 "latina

• Tungstênio1 Moli,dênioTungstênio1 Moli,dênio

• Co,re1 5atão1 =ron'e1Co,re1 5atão1 =ron'e17&uel7&uel



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Materiais CerâmicosMateriais CerâmicosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais

• ;m geral opacos mas;m geral opacos maspodem ser transparentespodem ser transparentes

• =ons isolantes trmicos e=ons isolantes trmicos eeltricoseltricos

• Fr4geisFr4geis

• Dure'a ele(adaDure'a ele(ada• "onto de #usão ele(ado"onto de #usão ele(ado

• Malea,ilidade ruimMalea,ilidade ruim

• =oa resistência à corrosão=oa resistência à corrosão

• Densidade mdiaDensidade mdia

ALUMINA



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Materiais CerâmicosMateriais CerâmicosTiposTipos

• Cerâmica TradicionalCerâmica Tradicional

• Cerâmica A(ançadaCerâmica A(ançada

• e(estimento Cerâmicoe(estimento Cerâmico

;Bemplos;Bemplos

• Tiolo1 a'uleo1 porcelana1Tiolo1 a'uleo1 porcelana1

(idro(idro• Diamante1 óBido deDiamante1 óBido de

'ircnio1 óBido de alum7nio1'ircnio1 óBido de alum7nio1Car,oneto de sil7cioCar,oneto de sil7cio

• D5C1 itretos de #erro1D5C1 itretos de #erro1,oretos de #erro etc$$,oretos de #erro etc$$



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Materiais "olimricosMateriais "olimricosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais

• ;m geral opacos mas;m geral opacos mas

podem ser transparentespodem ser transparentes• =ons isolantes trmicos e=ons isolantes trmicos e

eltricoseltricos

• =oa plasticidade e=oa plasticidade eelasticidadeelasticidade

• =aiBa dure'a=aiBa dure'a• =aiBo ponto de #usão=aiBo ponto de #usão

• esistência à corrosãoesistência à corrosãomdiamdia

• =aiBa densidade=aiBa densidade



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Materiais "olimricosMateriais "olimricosTiposTipos

• aturaisaturais

• SintticosSintticos

;Bemplos;Bemplos

• 5ateB1 pele1 DA1 glicose15ateB1 pele1 DA1 glicose1

celulose1 madeira1 un0a1celulose1 madeira1 un0a1c0i#re1 ca,eloc0i#re1 ca,elo

• Acr7lico1 isopor1 "EC1Acr7lico1 isopor1 "EC1"olicar,onato1 4ilon"olicar,onato1 4ilon



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&&


Materiais CompósitosMateriais CompósitosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais

• São materiais produ'idosSão materiais produ'idosde modo a se o,ter umade modo a se o,ter umaotimi'ação de propriedadesotimi'ação de propriedades

• Tem-se propriedades &ueTem-se propriedades &uenão se consegue numnão se consegue num

nico material1 ou &ue seanico material1 ou &ue seaeconomicamente maiseconomicamente mais(antaoso(antaoso



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&&


Materiais CompósitosMateriais CompósitosTiposTipos

• Mesma classeMesma classe

• Classes distintasClasses distintas

;Bemplos;Bemplos

• Fol0a de #landres1 açosFol0a de #landres1 aços

gal(ani'adosgal(ani'ados• "neu1 em,alagem tetrapaL1"neu1 em,alagem tetrapaL1

#i,ra de car,ono1 #i,ra de#i,ra de car,ono1 #i,ra de(idro1 #io condutor de(idro1 #io condutor deeletricidade com isolanteeletricidade com isolante



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&

Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriaisArranos AtmicosArranos Atmicos

;struturas Moleculares;struturas Moleculares ;struturas Cristalinas;struturas Cristalinas ;struturas Amor#as;struturas Amor#as

Metano JC%Metano JC%66**

gua J%gua J%33K*K*

Diamante JC*Diamante JC*

C

Diamante JC*Diamante JC*

Hra#ita JC*Hra#ita JC* Eidros JSi+Eidros JSi+331 C$$$*1 C$$$*



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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura cristalina do Ferro;strutura cristalina do Ferro

"olimor#ismo do Ferro"olimor#ismo do Ferro



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Ferro al#aNdelta JFe-Ferro al#aNdelta JFe-

e Fe-e Fe-

* ! C,ico de C+"+* ! C,ico de C+"+

centrado JCCC*centrado JCCC*

1/8 de átomo

1 átomo inteiro Clula unit4riaClula unit4ria

Numa célula unitária temos: 1 atomo + 8(1/8) = 2 átomos



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Ferro gama JFe-Ferro gama JFe-γ

* ! C,ico de* ! C,ico de FAC;FAC; centrada JCFC*centrada JCFC*

1/8 de átomo

1/2 átomo Clula unit4riaClula unit4ria

Numa célula unitária temos: 6(1/2) átomo + 8(1/8) = 4 átomos



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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura cristalina do Ferro - omenclatura;strutura cristalina do Ferro - omenclatura

Ferro al#a ou deltaFerro al#a ou deltaFe -Fe - ou Fe -ou Fe -

Ferro JCCC*Ferro JCCC*F;ITAF;ITA

Ferro gamaFerro gama

Fe -Fe - γFerro JCFC*Ferro JCFC*A?ST;ITAA?ST;ITA



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Ea'iosEa'ios

Introdução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais

De#eitos da rede cristalinaDe#eitos da rede cristalina



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tomotomointersticialintersticial





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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura real do #erro;strutura real do #erro


DiscordânciasDiscordâncias



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ContornosContornosde grãode grão

"#$ %andbook &ol ' ()**+,



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sol(entesol(ente solutosoluto

a*a* Solução sólida su,stitucionalSolução sólida su,stitucional

os 4tomos dos elementosos 4tomos dos elementos&u7micos minorit4rios Jdo&u7micos minorit4rios Jdo

elemento de liga* ocupamelemento de liga* ocupam

posiç2es regulares da redeposiç2es regulares da rede

cristalina do elementocristalina do elemento

,* Solução sólida intersticial,* Solução sólida intersticial

os elementos em soluçãoos elementos em soluçãoocupam os interst7cios daocupam os interst7cios da

rede cristalina do elementorede cristalina do elemento

maorit4riomaorit4rio

%4 dois tipos de soluç2es sólidas.%4 dois tipos de soluç2es sólidas.




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,* Distorção da rede cristalinapor 4tomos em solução sólida.4tomo maior Jamarelo* e 4tomomenor J(ermel0o*


Distorç2es causadas por soluç2es sólidas.Distorç2es causadas por soluç2es sólidas.



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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais"ropriedades mecânicas"ropriedades mecânicas

)$)$ esistência MecânicaUesistência MecânicaU

3$3$ ;lasticidadeU;lasticidadeU/$/$ Ductilidade J"lasticidade*UDuctilidade J"lasticidade*U

6$6$ Dure'aUDure'aU

8$8$ Tenacidade$Tenacidade$



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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais"ropriedades tecnológicas"ropriedades tecnológicas

)$)$ ?sina,ilidade?sina,ilidade

3$3$ Con#orma,ilidadeCon#orma,ilidade

/$/$ Tempera,ilidadeTempera,ilidade

6$6$ Solda,ilidadeSolda,ilidade

8$8$ Sintera,ilidadeSintera,ilidade


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