Introdução
No presente
trabalho pretendemos no âmbito da formação em perícia aduaneira falar das ligas
metálicas e metalurgia. Pretendemos com esta matéria trazer ao conhecimento de
todos o que são exactamente as ligas metálicas, falar da sua importância, suas
propriedades e suas aplicações mas sem fugir do âmbito do nosso estudo.
Também
pretendemos falar Da metalurgia, sua função, importância, sua evolução
histórica e seus ramos, onde com este subtema pretendemos destacar as
principais actividades da indústria metalúrgica.
Em primeiro
lugar falaremos das ligas metálicas explicando cada parágrafo inerente as ligas
metálicas, destacaremos em forma de quadro ou tabelas as principais ligas ou
comuns, por último falaremos da metalurgia também explicando cada parágrafo
inerente a metalurgia.
Metais
industriais, ligas metálicas e metalurgia
Ligas
metálicas
São compostos
metálicos, de aparência homogénea, que se obtêm pelo arrefecimento de dois ou
mais metais fundidos conjuntamente. No caso particular de se tratar do
mercúrio, a liga chama se amálgama, e, se se trata de metais e de não metais, a
mistura ainda se designa também por liga.
Preparação
As ligas
metálicas podem ser obtidas por diversos processos:
Processos de fusão
Fundem-se quantidades adequadas dos componentes da
liga, a fim de que estes se misturem perfeitamente no estado líquido. A fusão é
feita em cadinhos de ferro, de aço ou de grafite, em fornos de revérbero ou em fornos eléctricos. A massa
fundida, homogénea, é resfriada lentamente em formas apropriadas. São tomadas
precauções especiais para evitar a separação dos componentes da liga durante o
resfriamento, para evitar a oxidação dos metais fundidos, para minimizar as perdas dos componentes voláteis,
etc.
Compressão
O processo de compressão consiste em submeterem-se
misturas em proporções adequadas dos componentes a altíssimas pressões. Esse
processo é de importância na preparação de ligas de alto ponto de fusão e
àquelas cujos componentes são imiscíveis no estado
líquido.
O processo electrolítico consiste na electrólise de uma mistura apropriada de sais,
com o fim de se efectuar deposição simultânea de dois ou mais metais sobre cátodos.
Processo de Metalurgia Associada
O processo de metalurgia associada consiste na obtenção de
uma liga constituída de dois ou mais metais, submetendo-se ao mesmo processo
metalúrgico uma mistura de seus minérios.
De um modo
geral, preparação de uma liga consiste em fundir os componentes que a
constituem até formar uma massa homogénea que depois deixa-se arrefecer
lentamente.
Propriedades
As propriedades
das ligas dependem muito da sua composição, mas de um modo geral tem pontos de
fusão mais baixos são mais resistentes a corrosão e podem submeter-se a
moldagem e laminagem mais facilmente do que os seus componentes.
As ligas
metálicas apresentam características diferentes dos metais puros e por isso
podem ser utilizadas com maior vantagem em relação ao metal puro. As ligas de
cobre e cromo por exemplo, são usadas em resistências eléctricas como a de
chuveiro porque ocorre a diminuição da condutividade eléctrica, em outras ligas
ocorre o aumento da resistência mecânica, a resistência a corrosão, a
ductilidade etc.
Importância das ligas
Apesar da grande
variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro, mas
em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa,
entre outras coisas, a reduzir os custos de produção.
A indústria tem
conseguido com as ligas autênticas maravilhas, pois obtêm-nas com propriedades
que metal algum apresentaria em seu estado elementar.
As indústrias automobilísticas, aeronáuticas,
navais, bélicas e de construção civil são as principais responsáveis pelo
consumo de metal em grande escala. São também representativos os sectores de
electrónica e comunicações, cujo consumo de metal, apesar de quantitativamente
inferior, tem importância capital para a economia contemporânea.
Classificação, características, composição e
aplicação
As ligas
dividem-se em dois grandes grupos:
ü Ferrosas;
ü Não-ferrosas.
Entre as primeiras, mais importantes sob o
ponto de vista do volume de produção e da diversidade de propriedades, figuram
os diversos tipos de aço, enquanto as não-ferrosas se caracterizam por suas
propriedades específicas, como leveza ou resistência à corrosão.
Ligas ferrosas
São ligas cujo
constituinte principal é o ferro, Essas ligas são importantes como materiais de
construção em engenharia. As ligas ferrosas são extremamente versáteis, no
sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma ampla variedade de
propriedades mecânicas e físicas. A desvantagem dessas ligas é que elas são
muito susceptíveis à corrosão. Nestas ligas figuram os diversos tipos de aços
abaixo citados.
Aços: são ligas
ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de
liga. As propriedades mecânicas são dependentes do teor de carbono, e assim
teremos a seguinte divisão:
ü Aços
com baixo teor de carbono;
ü Aços
com médio teor de carbono;
ü Aços
com alto teor de carbono.
Aços com baixo teor de carbono
Estas ligas
contem geralmente menos que 0,25% de Carbono como consequência, essas ligas são
moles e fracas, porém possuem uma ductilidade e uma tenacidade excepcionais;
além disso, são usináveis soldáveis e, dentre todos os tipos de aço, são os
mais baratos de serem produzidos. Aplicações típicas para este tipo de liga
incluem os componentes de carcaças de automóveis e chapas usadas em tubulações,
edificações e latas estanhadas.
Aços com médio teor de carbono
Estas ligas
possuem concentrações de carbono aproximadamente de 0,25 e 0,60% de carbono. As
maiores aplicações destas ligas se encontram em rodas de comboios, engrenagens,
virabrequins e outras peças de alta resistência que exigem uma combinação de
elevada resistência, resistência à abrasão e tenacidade.
Aços com alto teor de carbono
Estas ligas
apresentam em média uma concentração de carbono e 0,60 a 1,4%. São mais duros,
mais resistentes e menos dúcteis dentre todos os aços de carbono. Esses aços
são usados geralmente como ferramentas de corte, bem como para a fabricação de
facas, lâminas de serras para metais, molas e arames com alta resistência.
AÇOS ESPECIAIS
São aços que
contêm outros metais que lhe foram adicionados intencionalmente com a
finalidade de dar certas propriedades aos aços, por exemplo o aço inoxidável
constituído por ferro, carbono, crómio e níquel. Porque lhes foram adicionados
outros metais estes aços passam a ser inoxidáveis.
Tipos
de aços fundidos:
ü Cinzento:
coloração escura, mais usado pela fácil fusão e moldagem, boa resistência
mecânica, boa usinabilidade, boa resistência ao desgaste.
ü Branco:
coloração mais clara
ü Mesclado:
coloração mista entre branca e cinzenta.
ü Maleável:
obtido a partir de ferro fundido branco.
ü Modular:
material com boa condutibilidade.
Ligas não-ferrosas
Estas são ligas
que não têm o ferro como constituinte principal, falamos precisamente de:
Ligas de cobre:
As ligas de cobre mais comuns são os latões, onde o zinco, na forma de uma
impureza substitucional, é o elemento de liga predominante. Ligas de
cobre-zinco com concentrações aproximadamente de 35% de zinco são relativamente
moles, dúcteis e facilmente submetidos à deformação plástica a frio.
Os bronzes são
ligas de cobre com vários outros elementos, incluindo o estanho, alumínio, o
silício e o níquel. Essas ligas são relativamente mais resistentes do que os
latões, porém ainda possui um elevado nível de resistência a corrosão.
Ligas
de latão que possuem um maior teor de zinco são mais duras e mais
resistentes.
Ligas de alumínio,
que são caracterizadas por uma densidade relativamente baixa, condutividade
eléctrica e térmica elevada, e uma resistência à corrosão em alguns ambientes
comuns, com a atmosfera ambiente.
Liga de magnésio
é caracterizada pela baixa densidade do magnésio que é a mais baixa dentre
todos os metais estruturais; dessa forma suas ligas são usadas onde um peso
leve é considerado importante, como por exemplo, em componentes de aeronave.
De
forma resumida temos as seguintes tabelas abaixo ilustrando as ligas comuns:
Metalurgia
A maior parte
dos metais que temos usado no nosso quotidiano provém do subsolo e não são
encontrados no seu estado elementar, visto que são encontrados sob forma de
minérios assim sendo, nasce a necessidade da existência de uma indústria metalúrgica
que ira encarregar-se de obtê-los e submete-los a todos processos até estarem
aptos a serem usados.
Metalurgia é a ciência que estuda a gerência dos metais
desde sua extracção do subsolo até sua transformação em produtos adequados ao
uso. Metalurgia designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extracção, fabricação, fundição e tratamento dos metais e suas ligas.
Mas foi apenas a
partir do século XVIII, após a
revolução científica ocorrida no século
anterior e a industrial, que a metalurgia tornou-se uma ciência e que os
processos metalúrgicos passaram a ser estudados e explicados, colaborando na
melhoria contínua das práticas utilizadas até então. A partir de então surge um
novo ramo da metalurgia, a metalurgia
física que tem como objetivo o estudo das características físicas dos
materiais metálicos.
Um importante ramo da
metalurgia, que embora já existisse, ganhou grandes proporções após o século
XVIII, é a metalurgia extrativa que
tem como foco de trabalho a obtenção de metais a partir de sucata ou minérios.
Atualmente, cerca de 40% do aço produzido no mundo é obtido a partir da fusão
da sucata.
Ao campo da
metalurgia extrativa que trata da obtenção especificamente do ferro dá-se o
nome de siderurgia, mas este
conceito também se refere as demais etapas do processo de trabalho do ferro: a
transformação, fundição e preparação,
destacando-se a produção do aço (Fe-C).
Mais recentemente, o
desenvolvimento de uma técnica de fabricação de peҫas através da utilização de
pós metálicos deu origem ao surgimento de uma nova área de estudo na
metalurgia: a metalurgia dos pós. A
tecnologia desenvolvida na década de 70 para atender, principalmente, ao sector
de informática, permite a fabricação de peças de alta precisão e complexidade.
Metalurgia dos pós
Com o objectivo de
não disperdissar a materia prima, nesce este ramo da metalurgia, que consiste
em produzir peças
tendo como matéria-prima pó metálico ou não. Compactando-o e/ou modelando-o a
mistura e aquecê-la (etapa chamada de sinterização), com o objectivo de
melhorar a coesão da estrutura interna.
O processo de sinterização na metalurgia do pó consiste em aquecer o material a temperaturas abaixo do ponto
de fusão
do material-base, em atmosfera controlada, provocando difusões atómicas que farão com que as propriedades mecânicas da peça aproximem-se das adquiridas através
de outros processos de fabricação.
Características dos
produtos fabricados pela metalurgia dos pós
Peças fabricadas por metalurgia do pó possuem porosidade,
um volume de pequenos vazios distribuídos uniformemente no volume total
aparente. Esta porosidade típica é determinada por diversos factores como
pressão de compactação, temperatura e tempo de sinterização, tamanho e forma
das partículas do pó, existência de processos complementares de recompressão,
etc.
Vantagens
De modo geral, a grande vantagem da metalurgia do pó e o
que determina o crescimento de sua indústria é seu custo menor para a
fabricação de componentes mecânicos. Vantagens técnicas associadas à sua
porosidade intrínseca são técnica e comercialmente muito bem exploradas como
lubrificação e filtragem, mas é seu custo menor a sua grande vantagem quando
comparada a outros processos de fabricação.
Os limites da capacidade desta tecnologia em substituir
outras como fundição, usinagem, estamparia, forja, etc. ainda estão longe de
ser definidos e alcançados. A cada ano, novidades no campo de novos pós,
prensas e fornos promovem avanços nesta tecnologia que lhe permitem continuar
crescendo com vantagens económicas importantes aos clientes.
O grande consumidor de peças sintetizadas estruturais no
mercado global é o sector automotivo. Cerca de 70% do volume produzido são
aplicações voltadas para componentes de suspensão, motores a combustão, câmbio
e motores eléctricos. A outra parte atende os mercados de componentes para
ferramentas eléctricas, compressores herméticos e máquinas domésticas.
Conclusão
Com o presente pudemos concluir que: o que
temos chamado de ferro no nosso dia pôs dia na verdade de ferro não se trata,
mas sim de uma liga ferrosa designada por aço que pode ser de baixo, médio ou
alto teor de carbono dependendo da sua resistência, pudemos notar também que a
maioria dos metais usados no quotidiano apresentam-se em forma de ligas pois a
maioria não é empregada em estado puro, mas em ligas com propriedades alteradas
em relação ao material inicial, o que visa, entre outras coisas, a reduzir os
custos de produção. Concluímos também que os aços inoxidáveis têm esta
propriedade pelo facto de serem constituídas por outros metais para além do
ferro e carbono.
Pudemos notar também que a indústria
metalúrgica tem capital importância no mundo, visto que é graças a ela e aos
seus ramos que temos a nossa disposição materiais metálicos de que necessitamos
para um fim específico, pudemos também ver que na indústria metalúrgica não
existe desperdício de matéria-prima visto que existe um ramo da metalurgia
destinado ao reaproveitamento dos pós metálicos designada por metalurgia dos pós.
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