AULA 6: MATERIAIS METÁLICOS

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I E (TEC 156) AULA 6: MATERIAIS METÁLICOS Profª. Cintia Maria Ariani Fontes 1

2 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido Ligas de Fe-C-Si, com teor de carbono > 2,14% geralmente contém entre 3,0 e 4,5% Deve resultar teor de carbono parcialmente livre, na forma de veios ou lamelas de grafita Fase líquida obtida entre 1150 e 1300ºC facilidade de fusão da liga 2

3 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido cinzento Ligas de carbono (2,5 a 4,0%) e silício (1,0 e 3,0%) Possui veios de grafita interconectada São os mais utilizados e os mais baratos Fraco e frágil à tração devido à sua microestrutura Concentrações de tensões Ferrita Grafita 3

4 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido cinzento Características Boa resistência sob compressão (resistência e ductilidade) Boa usinabilidade Alta fluidez em sua temperatura de fundição (conformação de peças complexas) Boa resistência à fadiga térmica Boa capacidade de amortecimento de vibrações Elevada resistência ao desgaste Baixo custo Aplicações Amortecimento de energia vibracional (máquinas e equipamentos) 4

5 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido dúctil ( ou nodular) Adição de pequena quantidade de magnésio e/ou de cério ao ferro fundido cinzento antes da fundição altera toda a microestrutura do material Possui 4,3% de carbono equivalente Formação da grafita na forma de nódulos esféricos, devido a presença do Mg 5

6 6 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido dúctil ( ou nodular) Esses materiais são mais resistentes e muito mais dúcteis que o ferro fundido cinzento Limite de Res. Tração de 380 e 480 MPa, próxima do aço Alongamento entre 10 e 20% Aplicações Válvulas, corpos de bomba; virabrequins, engrenagens e outros componentes automotivos Ferro fundido branco Baixo teor de silício (< 1,0%) e carbono está na forma de cementita (Fe 3 C) para resfriamento rápido Extremamente duro, porém frágil devido a grandes quantidades de cementita impossibilita a usinagem

7 7 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido branco Aplicações Materiais que exigem superfície dura e muito resistente à abrasão, baixa ductilidade Ferro fundido maleável O aquecimento do ferro fundido branco entre 800 e 900ºC durante um tempo prolongado, altera a sua microestrutura, formando o ferro fundido maleável Ferro Fundido Branco Ferro Fundido Maleável

8 MATERIAIS METÁLICOS Ferros fundidos Ferro fundido maleável Estrutura semelhante ao ferro fundido nodular Resistência relativamente alta e ductilidade considerável Aplicações Barras de ligação, engrenagens de transmissão, flanges, conexões de tubulações, etc. 8

9 MATERIAIS METÁLICOS Tratamentos térmicos Consistem em aquecer os produtos siderúrgicos a determinadas temperaturas e esfriá-los de modo específico, de modo a melhorar certas propriedades dos materiais Objetivos remoção de tensões oriundas do resfriamento ou do trabalho mecânico aumento ou diminuição da dureza aumento da resistência mecânica melhoria da ductilidade e da resistência ao desgaste melhoria da resistência à corrosão e ao calor melhoria das propriedades elétricas e magnéticas 9

10 MATERIAIS METÁLICOS Tratamentos térmicos Tipos Normalização Têmpera Recozimento Revenido Tratamentos isotérmicos Normalização Aquecer o aço a uma temperatura superior a temperatura crítica, até a formação de austenita, esfriando posterioremente ao ar livre 10

11 MATERIAIS METÁLICOS Tratamentos térmicos Sistema Ferro-carbono Linha de transformação São linhas que ao serem atingidas representam o início ou fim de importantes transformações estruturais no estado sólido Zona crítica Zona limitada pelas linhas de transformação 11

12 MATERIAIS METÁLICOS Tratamentos térmicos Normalização Usado para eliminar tensões internas em peças que sofreram deformação plástica, de modo a obter uma estrutura homogênea Têmpera Aquecer o aço a uma temperatura superior a crítica, até a formação de austenita, e resfriar bruscamente A austenita transforma-se em martensita, troostita, sorbita ou bainita, a depender da temperatura de resfriamento Formas de resfriamento Água gelada e salmoura fornecem as maiores velocidades de resfriamento Banho de óleo, banho de chumbo e ar 12

13 MATERIAIS METÁLICOS Tratamentos térmicos Têmpera Ocorre aumento da dureza, do limite de elasticidade e da resistência à tração Ocorre redução da tenacidade e da ductilidade Recozimento Elevar a temperatura do aço a valores maiores ou menores que a crítica e resfriar lentamente Tem por objetivo aliviar tensões, tornar o material mais dúctil e tenaz e produzir estrutura específica Revenido Utilizado para melhorar a resiliência do material Aquece o material a temperaturas menores que a crítica e resfria lentamente ao ar ou água 13

14 MATERIAIS METÁLICOS Encruamento O material dúctil é submetido a uma deformação plástica em temperatura abaixo da zona crítica, tornando-o mais duro e mais resistente Benefícios Aumento da resistência, escoamento, dureza Redução do alongamento, estricção, ductilidade, resistência à corrosão 14

15 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Padronização Siglas CA Concreto Armado CP Concreto Protendido Numeração Caracteriza a tensão de escoamento, em kgf/mm² Tipos de Aços para Concreto Armado CA25 CA50 CA60 Barras produtos com diâmetro nominal 6,3 mm Fios produtos com diâmetro nominal 10,0 mm 15 Produção por laminação à quente Produção por trefilação ou laminação a frio

16 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Trefilação: conformação mecânica a frio responsável pela redução em fio-máquina pela passagem do aço laminado por orifícios (CA-60)

17 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Aplicações Barras e fios Telas soldadas nervuradas Arames recozidos Treliças para concreto armado Aço para protensão Barras de transferência

18 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Aços para Concreto Armado Requisitos da NBR 7480 (2008) 18

19 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção CP Apresentam elevadas resistências à tração (>1000MPa) Boa ductilidade permite a dobra sem fragilização do material Tipos Fios Cordoalhas 19

20 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Tipos Fio entalhado Cordoalha Cordoalha engraxada 20 3 ou 7 fios Graxa e bainha plástica

21 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Treliças Forma duas treliças unidas pelo vértice. As diagonais proporcionam rigidez ao conjunto e excelentes condições de transporte e manuseio. São confeccionadas com fios CA-60, trefilado ou laminado a frio, com baixo teor de carbono e, portanto, soldáveis, podendo a armadura ser lisa ou nervurada Pode também ser utilizado o aço CA-50 a partir de diâmetro 12,5 mm 21

22 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Treliças 22

23 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Telas soldadas Armadura pré-fabricada, destinada a armar concreto, em forma de rede de malhas, constituída de fios de aço CA60 nervurados, longitudinais e transversais, sobrepostos e soldados em todos os pontos de contato (nós). É um material cujas características, limites e exigências estão definidos pela norma: NBR 7481 (ABNT, 1990) 23

24 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Telas soldadas A tela soldada é produzida a partir do fio máquina, com baixo teor de carbono, submetido ao processo de trefilação, no qual, na prática, ocorrerá o encruamento a frio do aço, tornando-o mais resistente 24

25 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Telas soldadas As bitolas dos fios CA-60 empregados nas telas soldadas vão desde 3,4 mm até 12,0 mm, com grande quantidade de valores intermediários Nomenclatura dos elementos de uma tela soldada 25

26 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Telas soldadas Largura em metro (m), corresponde ao comprimento total do fio transversal com relação ao sentido de fabricação. Comprimento em metro (m), corresponde ao comprimento total do fio longitudinal com relação ao sentido de fabricação. Espaçamento Longitudinal em centímetro (cm), é a distância medida entre os eixos de dois fios longitudinais. Espaçamento Transversal em centímetro (cm), é a distância medida entre os eixos de dois fios transversais. 26

27 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Telas soldadas Franja Longitudinal em centímetro (cm), é a extremidade que sobra após o último fio transversal soldado, com comprimento igual à metade do espaçamento transversal. Franja Transversal em centímetro (cm), é a extremidade que sobra após o último fio longitudinal soldado, com comprimento igual a 2,5 cm. Malha em centímetro (cm), é a figura geométrica (retângulo ou quadrado) formada pela interseção de pares de fios ortogonais. 27

28 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Telas soldadas Armação de lajes de edifícios, pisos, pontes, tubos de seções circulares e retangulares 28

29 MATERIAIS METÁLICOS Aços para construção Treliças planas e telas eletrosoldadas 29

30 MATERIAIS METÁLICOS Aplicações

31 MATERIAIS METÁLICOS Aplicações

32 MATERIAIS METÁLICOS Aplicações

33 MATERIAIS METÁLICOS Aplicações

34 MATERIAIS METÁLICOS Aplicações

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