Ligas Metálicas não Ferrosas

• Resistência à corrosão

• Resistência ao desgaste

• Cond. eléctrica

• Peso reduzido (algumas)

• Resistência a altas temperaturas (outras)

• Boas resistência e rigidez específicas

•Em geral mais caras que as ligas ferrosas

•Usadas para aplicações específicas:

• Resistencia à corrosão (Cu, Ni)
• Alta condutividade (Cu, Al)
• Baixo peso (Al, Mg, Ti)
• Resistência a altas temperaturas (Ni)

•Utilização desde utensílios domésticos até aplicações aeroespaciais

• O alumínio é o metal mais abundante na crosta terrestre

• O seu processamento é caro, tendo restringido a sua aplicação até meados do século, mas é um dos materiais mais usados actualmente

• Forma ligas com Mn, Cu, Mg, Si, Fe, Ni, Li, etc

• Algumas ligas possuem resistência mecânica sup

• Baixa densidade (1/3 do aço)

• Boa condut. térmica e eléctrica

• Elevada resistência específica

• Grande ductilidade

• Fácil maquinação, fundição, soldadura e processamento em geral

• Boa resist. à corrosão

• Custo moderado

• Recozimentos

• Endurecimento por precipitação e envelhecimento, apenas em algumas ligas

• Endurecimento por deformação plástica a frio (encruamento)

• Construção civil e arquitectura

• Embalagens e contentores

• Aeronáutica e aeroespacial

• Indústrias automóvel, ferroviária e naval

• Condutores electricos alta voltagem

• Utensílios de cozinha

• Ferramentas portáteis

•A % de elementos de liga raramente ultrapassa 15%

•Independentemente dos elementos de liga, os diagramas de fases são muito idênticos

•Aumento de resistencia por solução sólida – adicionar Mg, Fe, Mn

•Aumento de usinabilidade – Cu

•Aumento de resistencia corrosão – Si

•Aumento fluidez de fundição – Mn, Si

• Consiste em 4 dígitos. O primeiro define o principal elemento de liga

• 1xxx – Alumínio puro (99%)
• 2xxx – Ligas com Cu
• 3xxx – Ligas com Mn
• 4xxx – Ligas com Si
• 5xxx – Ligas com Mg
• 6xxx – Ligas com Mg e Si
• 7xxx – Ligas com Zn
• 8xxx – Outros elementos (Li...)

• Uma letra seguida de um ou mais algarismos,definindo a condição final

• F – sem controle, como fabricado

• W – tratamento de dissolução

• O – recozido (trab. mecânico)

• Hxy– deformado a frio (idem)

• x=1–deformação a frio simples
• x=2–parcialmente recozido
• x=3–estabilizado por trat. térmico a baixa temperatura
• y=8,6,4 ou 2–total. endurecido, 3/4, ½ ou ¼ endurecido

• Twz – tratado termicamente

1. -Envelhecido naturalmente
2. -Recozido (fundição apenas)
3. -Dissolução e def. a frio
4. - Dissolução e envelhec. natural
5. -Envelhecido em forno
6. -Dissolução e envelhec. forno
7. -Dissolução e estabilização
8. -Dissolução, def. frio e envelhec. em forno
9. - Dissolução, envelhec. forno e def. a frio...

• Consiste em 4 dígitos. O primeiro define o principal elemento de liga

• 1xx.x – Alumínio puro (99,5%)
• 2xx.x – Ligas com Cu
• 3xx.x – Ligas com Si+Cu ou Mg
• 4xx.x – Ligas com Si
• 5xx.x – Ligas com Mg
• 7xx.x – Ligas com Zn
• 8xx.x – Ligas com Sn

A= Excelente, D= fraco

• Mais leve dos metais estruturais

• 3º metal mais abundante na crusta

• Competidor ligas de Al e das de Cu

• Processamento caro

• Fraco em estado puro, bom quando forma ligas com Al, Zn, Mn, Th, Ce...

• Alta resistência específica

• Baixa ductilidade

• Baixo ponto de fusão=>fundição

• Boa maquinabilidade alta velocidade

• Soldável

• Boa resistência à corrosão

• Boa resistência à fadiga

• Alta resistência ao impacto

• Inflamável – cuidado na maquinação

• 50% - elemento de liga no Alumínio

• 21% - Ligas de Magnésio

• 12% - desulfurante e desoxidante

• Quase todas de peças fundidas

• Blocos de motor, volantes, apoios de assento, coluna de direcção

• Raquetes, patins, tacos de golf, bastões de baseball, bicicletas

• Componentes vários de aviação

• Ânodo de sacrifício de navios

• Endurecimento por precipitação

• Recozimentos

• Endurec. por deformação plástica possível, mas em pequeno grau

• 2 letras indicando os dois principais elementos de liga (ord. crescente)

• 2 ou 3 algarismos indicando as percentagens x10

• 1 letra indica ordem standardização

• Sufixos semelhantes às ligas de Al

Alumínio – A

Bismuto – B

Cobre – C

Cádmio – D

Terra rara – E

Ferro – F

Tório – H

Zircónio – K

Berílio – L

Manganês – M

Níquel – N

Chumbo – P

Prata – Q

Crómio – R

Silício – S

Estanho – T

Zinco – Z

• Mg – Al

• Mg-Al-Mn - AMxx
• Mg-Al-Zn - AZxx

• Mg – Zn

• Mg-Zn-Zr - ZKxx
• Mg-Zn-Th - ZHxx

• Mg – Terra rara

• Mg-t.r.-Zr - EKxx
• Mg-t.r.-Zn - EZxx

• Mg – Th

• Mg-Th-Zr - HKxx
• Mg-Th-Zn - HZxx

•Aumento de resistência sempre por solução sólida

•Independente/ dos elementos de liga, os diagramas de fases são idênticos

•Adição de Al seguido de endurec. precipitação - aumento de resist.

•Refinar o tamanho de grão – Zr

•Aumento de resist. corrosão – Mn

•Aumento resist. mecânica e fluência – Th, Ce

• Metal mais recente (a partir de ’50)

• Abundante – custo elevado de proc.

• Possui uma transformação alotrópica Fase a880ºCFase b

• Fase a – HC – pouco dúctil • Fase b – CCC – muito dúctil

• Formação ligas afecta significativa/ as propriedades (Temp. de transf. alotrópica, endurecimento por solução sólida)

• Ligas com Al, Sn, V, Mo, Nb, Mn, Cr, Fe, Co, Ta

• Baixa densidade (4.5ton/m3 )

• Alto ponto de fusão (1668ºC)

• Grande resistência mecânica

• Grande resistência específica

• Excelente resistência corrosão abaixo de 550ºC

• Acima de 550ºC tem baixa resist corrosão e à fluência

•Devido à grande resist. específica:

• Aeronáutica e aeroespacial
• Motores a jacto (estrut. e compon.)
• Pás e discos de turbinas
• Viaturas competição e artigos desportivos em geral

•Devido à grande resist. corrosão:

• Processamento químico
• Submersíveis
• Implantes biomédicos
• Permutadores de calor

• Recozimentos

• Algumas ligas permitem tratamento térmico de envelhecimento

Ti puro:

• Excelente resistência à corrosão
• Alguma ductilidade (apesar de ser HC)
• Baixa resistência mecânica

Ligas a (Al,O,N,H,Ga)

• Ligas não endurecem por T.T. – endurecimento por solução sólida
• Al principal elemento de liga – até 5~6%
• Resistência moderada a alta temperatura
• Boas tenacidade, resistencia fluência, soldabilidade

Ligas quase a (V,Mo (peq.quant.))

• Alguma fase b numa microestrutura essencialmente a
• Adiciona-se Sn e Zr para manter a resistência diminuindo o Al
• Altas resistência mecânica, tenacidade, resistência fluência, soldabilidade
• Resistência aumentada com envelhecimento (=> menor resistência corrosão)

Ligas a- b (ou duplex)

• Balanço conveniente de elementos => Microestrutura bifásica
• Os tratamentos térmicos controlam microestrutura e propriedades

Ligas b (V,Mo,Nb,Cr,Fe,Ta)

• Grande adição de V e Mo => b à temp ambiente (não é usual)
• Estrutura b obtida com tratamento de envelhecimento
• Grande ductilidade – fácil deformação a frio
• São soldáveis
• Ligas mais pesadas

• Material de grandes contrastes

• Extremamente reactivo e sensível a impurezas

• Grande afinidade com o Oxigénio, formando BeO tóxico

• Custo elevado

• Única liga com aplicação comercial é a liga Lockalloy (62Be-38Al)

• Alta rigidez estado puro (303GPa)

• Rigidez específica superior ao Al, Mg e Ti

• Temperatura fusão próxima do aço

• Ausência de ductilidade à T. amb

• Grande ductilidade a 400ºC (50%)

• Fraca soldabilidade

• Maquinagem difícil

• Excelente estabilidade dimensional

• Como praticamente não forma ligas também não pode sofrer tratamentos térmicos

• A sua fraca ductilidade não permite o encruamento, logo também não necessita de recozimentos

• Be puro é usado em armamento, pontas de mísseis, tubagens estruturais, componentes ópticos e instrumentos de precisão

• Ligado com Al, é usado em aviónica aeronaves e satélites e maxilas de travão em automóveis de compet.