1. 1)
MELHOR COMPORTAMENTO A BAIXAS TEMPERATURAS
MENOR RESISTÊNCIA À FLUÊNCIA
PIOR RESISTÊNCIA MECÂNICA
MELHOR RESISTÊNCIA À CORROSÃO
DE UM MODO GERAL, AS LIGAS NÃO FERROSAS, APRESAR DA
FACILIDADE DE PRODUÇÃO E BAIXO CUSTO, APRESENTAM
LIMITAÇÕES COMO: ALTA DENSIDADE E BAIXA CONDUTIVIDADE
ELÉTRICA.
2)
O sistema Bayer permite, por meio do refino da bauxita, que se obtenha o
hidróxido de alumínio e/ou alumina.
O processo começa com a preparação das matérias-primas e pode ser dividido
em três grandes etapas:
mineração, refinaria e redução.
3)
ANTES DA MOAGEM...
Inicialmente, o minério é destinado a um processo de homogeneização,
chamado blendagem - tornar a matéria-prima proveniente de várias jazidas
diferentes, a mais adequada e homogênea possível ao processo de digestão.
Com essa medida, pretende-se assegurar que o minério que entrará no processo
Bayer apresente, em média, 45% de alumina disponível e aproximadamente 4%
de sílica reativa (caulinita).
4)
Inicialmente, o minério passa por um moinho de martelos e em seguida por um
de barras. A segunda etapa dessa fase é realizada a úmido, com o uso de licor
(NaOH), utilizado anteriormente no processo.
Por fim, a pasta moída e com a granulometria ideal para início da digestão é
estocada em tanques específicos, nos quais permanecem em homogeneização
pela ação de bombas recirculantes e pás rotativas.

2. 5) O principal objetivo dessa etapa é dissolver o hidróxido de alumínio na
bauxita e reduzir o teor de sílica, para garantir pureza adequada aos produtos
finais.
6) O objetivo da clarificação no processo Bayer é a remoção de resíduos sólidos
presentes no licor, após a digestão da bauxita, para garantir a qualidade do
hidrato na precipitação.
A clarificação do licor é realizada em duas etapas: espessamento e filtração.
7) A precipitação constitui uma das etapas mais importantes do processo
porque a qualidade obtida pelo hidrato resultará, posteriormente, nas
qualidades finais da alumina.
8)
9) O alumínio é produzido através de um processo de redução eletrolítico, ou seja, a
remoção do oxigênio da alumina por meio de passagem de uma corrente elétrica pela
solução de alumina.
(10) A fusão a necessária porque os compostos de alumínio eletrolisados em solução
aquosa não depositam alumínio, mas liberam hidrogênio (da agua) no polo negativo.
Como o ponto de fusão da alumina a muito alto (próximo a 2.000°C), ela é misturada a
um fundente para permitir a eletrolise a uma temperatura mais baixa.

3. O problema é resolvido fazendo-se a eletrólise da alumina dissolvida num mineral
chamado criolita (fluoreto duplo de alumínio e sódio, 3NaF. AIF3); essa mistura se
funde perto de 1.000°C.
(11)
O processo consiste em submeter a uma
eletrolise a alumina fundida (eletrolise ígnea).
(12) Mesmo com a utilização da criolita não há liberação de flúor do polo positivo
além do oxigênio porque nessa eletrolise usa-se uma tensão (voltagem) que permite a
descarga dos íons Al3+
e O2-
,mas não a dos íons Na+
e F-
. Afinal, cada tipo de íon exige
uma voltagem adequada aplicada aos eletrodos para que possa se descarregar.
Variando a voltagem aplicada, é possível selecionar os íons que efetivamente se
descarregam durante a eletrolise dessa mistura. Aqueles que não se descarregam,
como, neste caso, os íons Na+
e F-
, ficam vagando na solução.
(13) A densidade do alumínio é alterada pela introdução de outros metais, aumentando
com a adição de ferro, manganês, cromo, cobre, níquel, titânio e zinco ou diminuindo
com a adição de magnésio, silício e lítio.
(14) O alumínio puro é um bom condutor de energia elétrica atingindo a 60 % de
eficiência de quando comparado com o cobre o que permite a sua aplicação em cabos
de alta tensão e fabricação de rotores.
A condutividade elétrica também e fortemente afetada pela adição de elementos de liga
: o ferro e zinco pouco afetam a condutividade; cobre e magnésio, afetam

4. moderadamente; silício, zircônio, titânio, manganês, vanádio e cromo afetam
significativamente.
(15)
(16) A contração do alumínio puro é de cerca de 6,0 % ocorrendo em três fases
distintas:
a) Contração líquida:
quanto maior a temperatura do alumínio, menor sua densidade ocupando maior
volume. Durante o resfriamento, até a temperatura de inicio de solidificação, tem se
aumento da densidade e consequentemente, redução no volume de metal;
b) Contração de solidificação:
quando o alumínio atinge a temperatura de solidificação (próximo de 660,5°C), esta
inicia-se junto às paredes do recipiente progredindo para o centro. É neste estágio que
ocorre a formação de chupagens(depressão visível) e rechupes (defeito interno).
c) Contração sólida:
é a contração do alumínio a partir da temperatura de solidificação até a temperatura
ambiente;
17)
Alumínio
Ligas
Trabalhadas
Tratáveis
Termicamente
Não Tratáveis
Termicamente
Ligas Fundidas
Tratáveis
Termicamente
Não Tratáveis
Termicamente
Temperatura °C 25 660 700 750 800 850 900
Densidade g/cm³ 2,69 2,37 2,37 2,35 2,33 2,31 2,3
Volume específico
cm³/g
0,3716 0,4219 0,4255 0,4273 0,4291 0,4329 0,4347

5. (18) Segundo a “The Aluminum Association” as ligas de Al são designadas, conforme o
elemento de liga principal em sua composição química, através de um sistema de
quatro dígitos, como a seguir:
(19) Quanto à composição - Ligas Trabalhadas:
São designadas por quatro dígitos da seguinte forma:
Alumínio puro: Na série 1XXX, a designação 10XX é usada para indicar composições
não ligadas, contendo impurezas naturais dentro de limites. Os dois últimos dígitos
indicam o teor mínimo em % de Al (com aproximação ± 0,01%). Quando o segundo
dígito é diferente de zero, indica controle específico de uma um mais impurezas
individuais.
20)
Designação da Série
Endurecível por
tratamento térmico
Principal elemento de
adição
1XXX NÃO 99,00% de Al no mínimo
2XXX SIM Cobre
3XXX NÃO Manganês
4XXX NÃO Silício
5XXX NÃO Magnésio
6XXX SIM Magnésio e Silício
7XXX SIM Zinco
8XXX --- Outros elementos

6. 9XXX --- Série não usada
Quanto à composição - Ligas Fundidas
São designadas por quatro dígitos comportando um ponto decimal, da seguinte forma:
Para as ligas das séries de 2XX.X a 8XX.X a série é determinada pelo elemento de liga
presente em maior porcentagem média.
21)
(22) As ligas de Al podem ter sua resistência aumentada por mecanismos de solução
sólida, por refinamento de grão, por encruamento e por precipitação.
Os mecanismos de precipitação são os que encontram maior aplicação prática por
darem os melhores resultados, isto é, conferem o maior aumento de resistência.
23) Ligas tratáveis termicamente.
Os grupos de ligas que podem ser endurecidas por precipitação são as das séries 2XXX,
6XXX e 7XXX.
24) O grau de encruamento (impropriamente as vezes denominado de têmpera),
obtido através de tratamento termomecânico, é indicado imediatamente após os
caracteres de designação da liga, por meio de caracteres alfanuméricos. Por exemplo:
liga 7075-T6.

7. Os caracteres empregados são F, O, H, W e T, com os seguintes significados:
F - Como fabricado, O – Recozido, H – Encruado, W – Solubilizado e T – Tratado
termicamente.
 25) F - Como fabricado: aplica-se a produtos fabricados por trabalho a frio,
trabalho a quente ou fundido sobre os quais nenhum controle de tratamento
térmico ou de encruamento foi realizado. As propriedades mecânicas não são
especificadas.
 O - Recozido: aplica-se a produtos trabalhados que são recozidos para se
atingir a condição de menor dureza e, aos produtos fundidos recozidos para se
obter maior ductilidade e maior estabilidade dimensional
 H - Encruado: indica produtos trabalhados que foram endurecidos por
tratamento mecânico de deformação plástica com ou sem tratamento térmico
posterior para controle do grau de dureza. Pode ser seguido por um ou mais
dígitos que indicam o grau de dureza.
 W - Solubilizado: trata-se de um tratamento térmico de solubilização,
produzindo um condição estrutural instável, aplicável somente a ligas que
podem sofrer mudanças na dureza devido ao envelhecimento natural ao longo
do tempo na temperatura ambiente.
 T – Tratado termicamente: aplica-se a produtos cuja resistência, obtida por
tratamento térmico de solubilização e envelhecimento, é estável dentro de um
espaço de tempo de algumas semanas que se seguem ao tratamento, com ou se
tratamento mecânico. É sempre seguido de um ou mais dígitos.
26) O endurecimento por precipitação é obtido através de procedimentos práticos que
incluem recozimentos para solubilização, uma têmpera e posterior recozimento para
envelhecimento.
O objetivo desses procedimentos é a dispersão densa de finas partículas duras
precipitadas em uma matriz dúctil. Estas partículas de segunda fase agem como
obstáculos à movimentação de discordâncias e, por consequência, elevam a resistência
mecânica da liga tratada.
28) Não, pois As ligas de alumínio não tratáveis termicamente são aquelas que não podem
ter sua resistência aumentada por precipitação, ou a precipitação não produz efeitos
comercialmente interessantes.
29) São empregadas para fundição em moldes de areia, em coquilha e fundição sob pressão.
Elas foram desenvolvidas visando características tais como: fluidez e habilidade para
preenchimento do molde, além das propriedades de resistência mecânica, ductilidade e
resistência à corrosão. Também são classificadas em tratáveis e não tratáveis termicamente.

8. 30) O alumínio fundido dissolve outros metais e substâncias metalóides como o silício
(que atua como metal). Quando o alumínio se resfria e se solidifica, alguns dos
constituintes da liga podem ser retidos em solução sólida. Isto faz com que a estrutura
atômica do metal se torne mais rígida. Os átomos podem ser visualizados como sendo
arranjados em uma rede cristalina regular formando moléculas de tamanhos diferentes
daqueles do elemento de liga principal. A principal função das ligas de alumínio é
aumentar a resistência mecânica sem prejudicar as outras propriedades. Assim, novas
ligas têm sido desenvolvidas combinando as propriedades adequadas a aplicações
específicas.
31) O silício é empregado como elemento formador de eutético para propiciar
adequada fluidez do metal líquido (habilidade de preenchimento do molde). Isso é
bastante importante na fundição de grandes volumes de alumínio e em projetos de
peças complexas com grandes variações de espessura. O teor de silício varia de 4%
até a composição de eutético de 12%.
34) Se o resfriamento da liga ocorrer em taxa lenta, a força motriz para a precipitação
é pequena e a taxa de nucleação é baixa.
Para acomodar a quantidade de θ em equilíbrio, os poucos núcleos devem crescer
bastante, formando grandes precipitados largamente separados um dos outros.
35) Se o resfriamento da liga for rápido, não haverá tempo para a precipitação de
CuAl2 e nenhum precipitado será formado.
A estrutura obtida na temperatura ambiente será uma solução sólida supersaturada.
Um grande aumento de a resistência ser produzirá se a liga temperada for recozida
para envelhecimento.
36) O sistema Al-Cu permite um aumento notável de dureza, exatamente pela sua
propriedade de permitir a formação dos precipitados intermediários θ” coerentes com
a matriz, além da fina dispersão de precipitados na zona GP.
No início do envelhecimento a liga é endurecida por solução sólida. A solubilidade do
Cu na fase α é de somente 0,1% em peso, na temperatura ambiente. Após a têmpera, a
solução supersaturada é obrigada a solubilizar 4% de Cu, o que é aproximadamente 40
vezes mais que a sua capacidade normal. A medida que o processo de precipitação se
inicia, a maior parte do Cu é removida da solução e o efeito de endurecimento por
solução sólida eventualmente desaparece.

9. 37)
38) Zonas GP → θ” + θ’ + θ
O início do processo de envelhecimento se dá pela formação das chamadas Zonas GP,
assim designadas por terem sido descobertas pelos pesquisadores A. Guinier e G. D.
Preston.
As Zonas GP são nucleadas homogeneamente a partir da solução sólida supersaturada
com uma fina distribuição por toda a matriz cristalina. São completamente coerentes
com a matriz.
As Zonas GP crescem para dar lugar as partículas do precipitado intermediário θ” que
também é coerente com a matriz. A dureza máxima da liga envelhecida é obtida coma
precipitação de θ” ou uma mistura de θ” + Zona GP.
39) Os sistemas binários Al-Mg e Al-Si, embora apresentem possibilidade de
envelhecimento, o tratamento não resulta em aumento de propriedades de interesse
comercial, já que nestes sistemas binários os precipitados intermediários não se
formam facilmente.
Se no sistema binário Al-Cu a fase θ aparece em equilíbrio com o composto CuAl2, a
adição de Mg permite a formação de um número maior de compostos intermediários.