Este documento apresenta uma introdução à tecnologia dos materiais. Ele discute os objetivos do curso, diferentes tipos de materiais como metais, cerâmicas e polímeros, propriedades mecânicas e tecnológicas de materiais, estruturas cristalinas e defeitos em redes cristalinas. O documento também fornece exemplos de aplicações de diferentes materiais.

1. Introdução à tecnologia
dos materiais
Prof. Jedson Araújo, Esp. Tec
E-mail: jedson444@gmail.com
Instituto Centro de Ensino Tecnológico
Escola Estadual de Educação Profissional
Raimundo Célio Rodrigues
Ensino Médio Integrado
Curso Técnico em Eletromecânica

2. 2
1) Proporcionar ao aluno uma idéia inicial da
importância dos materiais para o desenvolvimento
da Ciência e Tecnologia
Objetivos da unidade curricular:
3) Conhecer os principais Materiais, suas
propriedades e aplicações visando a especificação
de materiais
2) Introduzir uma série de conceitos básicos
relacionados à estrutura, propriedades e aplicação
dos Materiais

3. 3
Introdução a tecnologia dos materiais
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
Bases tecnológicas:

4. 4
O que é um material?

5. 5
O que é um material?
Um material nada mais é que
um “amontoado” de átomos
Exemplo de um
material
Requisitos básicos
para “ser” um material

6. 6
Átomos
São os “ingredientes” dos materiais
Fe
V
Ca
Mo
Ni
Au
Ag
K
H
P
O
C
Si
Al
S

7. 7
Átomos - Classificação
- Metais
- Semi-metais
- Não metais
- Gases nobres
Átomos metálicos
Semi-metais
Não metais
Gases nobres

8. 8
Como os átomos se unem?
Ligação química
Força de atração interatômica que faz com
que os átomos permaneçam unidos
Átomos unidos pela
força de ligação
Sem ligação
Material
Átomos
individuais

9. 9
Como os átomos se unem?
Ligação química
Ligação Forte Ligação Fraca
• Ligação Iônica (340-800 kJ/mol)
• Ligação Covalente (270-610 kJ/mol)
• Ligação Metálica (20-240 kJ/mol)
• Van der Walls (<40 kJ/mol)
• Pontes de H

10. 10
Evolução do uso dos materiais
>10.000 a.C.
Pele de animais e madeira

11. 11
Evolução do uso dos materiais
10.000 a.C. 5.000 a.C. 2.000 a.C.
Lança de pedra Cerâmica Bronze

12. 12
Evolução do uso dos materiais
1.000 a.C. Séc XIX
Aço Alumínio Titânio
Séc XIX

13. 13
Evolução do uso dos materiais
Séc XX
Super ligas de Ni
Séc XX
Cerâmicas
de Engenharia
Séc XXI
Nanotecnologia

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Disponibilidade dos materiais
Fonte: PADILHA, F. Materiais de Engenharia: Microestrutura e propriedades, Hemmus: Curitiba (2000)

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Introdução a tecnologia dos materiais
Elementos
químicos
presentes
na crosta
terrestre
Disponibilidade dos materiais

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Introdução a tecnologia dos materiais
Tradicionalmente os materiais podem ser classificados
em 4 grupos básicos:
Cerâmicos
Metálicos Poliméricos
Compósitos
Embalagem Tetra Pak
F
i
b
r
a
d
e
v
i
d
r
o
B
r
o
c
a
s
d
e
“
W
i
d
i
a
”

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Classificação – Átomos x Materiais
Átomos Materiais
• Metais
• Não Metais
• Semi-metais
• Gases nobres
• Metálicos
• Cerâmicos
• Poliméricos
• Compósitos

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Materiais Metálicos
Características Gerais
• 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. 19
Materiais Metálicos
Tipos
• Metais Ferrosos
• Metais leves
• Metais de baixo ponto de
fusão
• Metais nobres
• Metais refratários
• Metais resistêntes à
corrosão
Exemplos
• Aço, Ferro fundido
• Alumínio, Titânio, Berílio
• Chumbo, Estanho, Zinco
• Ouro, Prata, Platina
• Tungstênio, Molibdênio
• Cobre, Latão, Bronze,
Níquel

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Materiais Cerâmicos
Características Gerais
• 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

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Materiais Cerâmicos
Tipos
• Cerâmica Tradicional
• Cerâmica Avançada
• Revestimento Cerâmico
Exemplos
• Tijolo, azulejo,
porcelana, vidro
• Diamante, óxido de
zircônio, óxido de
alumínio, Carboneto de
silício
• DLC (Diamond-Like
Carbon), Nitretos de
ferro, boretos de ferro
etc..

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Materiais Poliméricos
Características Gerais
• 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

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Materiais Poliméricos
Tipos
• Naturais
• Sintéticos
Exemplos
• Latex, pele, DNA, glicose,
celulose, madeira, unha,
chifre, cabelo
• Acrílico, isopor, PVC,
Policarbonato, Náilon

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Materiais Compósitos
Características Gerais
• 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

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Materiais Compósitos
Tipos
• Mesma classe
• Classes distintas
Exemplos
• Folha de flandres, aços
galvanizados
• Pneu, embalagem tetrapak,
fibra de carbono, fibra de
vidro, fio condutor de
eletricidade com isolante

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Introdução a tecnologia dos materiais
Cristalização
Particularidade dos metais, durante sua solidificação. Consiste no
aparecimento das primeiras células cristalinas unitárias, que servem como
"núcleos" para o posterior desenvolvimento ou "crescimento" dos cristais,
dando, finalmente, origem aos grãos definitivos e à "estrutura
granular" típica dos metais.

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Introdução a tecnologia dos materiais
Cristalização
Esse crescimento dos cristais não se dá, na realidade, de maneira
uniforme, ou seja, a velocidade de crescimento não é a mesma em
todas as direções, variando de acordo com os diferentes eixos
cristalográficos; além disso, no interior dos moldes, o crescimento é
limitado pelas paredes destes.

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Introdução a tecnologia dos materiais
Arranjos Atômicos
Estruturas Moleculares Estruturas Cristalinas Estruturas Amorfas
Metano (CH4
)
Água (H2
0)
Diamante (C)
C
Diamante (C)
Grafita (C) Vidros (SiO2
, C...)

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Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro
Polimorfismo do Ferro

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Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro
Ferro alfa/delta (Fe-α e Fe-δ) – Cúbico de CORPO
centrado (CCC)
1/8 de átomo
1 átomo inteiro Célula unitária
Numa célula unitária temos: 1 atomo + 8(1/8) = 2 átomos

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Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro
Ferro gama (Fe-γ) – Cúbico de FACE centrada (CFC)
1/8 de átomo
1/2 átomo Célula unitária
Numa célula unitária temos: 6(1/2) átomo + 8(1/8) = 4 átomos

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Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro - Nomenclatura
Ferro alfa ou delta
Fe - α ou Fe - δ
Ferro (CCC)
FERRITA
Ferro gama
Fe - γ
Ferro (CFC)
AUSTENITA

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Vazios
Introdução a tecnologia dos materiais
Defeitos da rede cristalina

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Átomo
intersticial
Introdução a tecnologia dos materiais
Defeitos da rede cristalina

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Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura real do ferro
Defeitos da rede cristalina
Discordâncias

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Introdução a tecnologia dos materiais
Defeitos da rede cristalina
Contornos
de grão
ASM Handbook Vol 9 (2004)

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solvente soluto
a) Solução sólida substitucional ✹
os átomos dos elementos
químicos minoritários (do
elemento de liga) ocupam
posições regulares da rede
cristalina do elemento
b) Solução sólida intersticial
✹ os elementos em solução
ocupam os interstícios da
rede cristalina do elemento
majoritário
Há dois tipos de soluções sólidas:
Introdução a tecnologia dos materiais

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b) Distorção da rede cristalina
por átomos em solução sólida:
átomo maior (amarelo) e átomo
menor (vermelho)
Introdução a tecnologia dos materiais
Distorções causadas por soluções sólidas:

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Introdução a tecnologia dos materiais
Propriedades mecânicas
1. Resistência Mecânica;
2. Elasticidade;
3. Ductilidade (Plasticidade);
4. Dureza;
5. Tenacidade.
tenacidade
substantivo feminino
1. qualidade, estado ou condição do que é tenaz, resistente ou difícil de partir.
MINERALOGIA
resistência de um mineral ao fraturamento.
"rocha de grande t."
2. qualidade do que adere fortemente a uma superfície.
"a t. de um adesivo"

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Propriedades tecnológicas
1. Usinabilidade
2. Conformabilidade
3. Temperabilidade
4. Soldabilidade
5. Sinterabilidade
Introdução a tecnologia dos materiais