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• Materiais Metálicos:

– Os materiais metálicos são substâncias inorgânicas

que contêm um ou mais elementos metálicos e que

também podem conter alguns elementos

não-metálicos;

– Visando à melhoria das suas propriedades (por

exemplo, resistência mecânica e resistência à

corrosão), a maioria dos materiais metálicos são ligas

metálicas;

– As ligas metálicas são constituídas pela combinação

química de dois ou mais elementos metálicos (como o

latão, liga cobre-zinco) ou por um ou mais elementos

metálicos combinados com um ou mais elementos

não-metálicos (como o aço, liga ferro-carbono);

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• Os metais e suas ligas podem ser divididos em

duas grandes classes: materiais metálicos

ferrosos e não-ferrosos;

• Os ferrosos contêm uma percentagem elevada de

ferro em sua composição química, sendo este

elemento o seu principal constituinte (aços e

ferros fundidos);

• Os não-ferrosos não contêm ferro ou contêm o

ferro apenas em pequena quantidade (tais como

o alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, assim

como as suas respectivas ligas);

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• As ligas ferrosas (principalmente os aços) contribuem

com a grande parte da produção mundial de materiais

metálicos, em função de uma combinação de boa

resistência mecânica, tenacidade e ductilidade,

associadas a um custo de produção relativamente

baixo;

• As ligas ferrosas possuem algumas limitações quando

comparadas com as ligas não ferrosas, incluindo

principalmente: massa específica relativamente alta,

baixa condutividade elétrica e susceptibilidade à

corrosão em alguns ambientes comuns;

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• Apesar de seu maior custo de produção, é

vantajoso ou mesmo necessário o uso de ligas

não ferrosas para muitas aplicações em função de

uma combinação mais adequada de

propriedades;

• As ligas não ferrosas são classificadas em função

do seu elemento químico principal ou de alguma

característica específica que compartilham;

• Dentre as ligas não ferrosas mais importantes na

construção civil estão incluídas as de alumínio,

cobre e zinco;

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• Produção do alumínio (Abal,2007; Chiaverini,1986);

• A obtenção do alumínio é feita a partir da bauxita, a

qual é constituída por um óxido hidratado

(Al2O3.H2O), tendo ainda óxido de ferro, sílica,

óxido de titânio e outros compostos em menores

quantidades;

• A bauxita deve apresentar no mínimo 30% de

alumina (Al2O3) aproveitável para que a produção

de alumínio seja economicamente viável;

• O processo de obtenção de alumínio primário

divide-se em três etapas: mineração, obtenção da

alumina e eletrólise da alumina;

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• Produção do alumínio (Abal,2007;Chiaverini,1986)

– O alumínio também pode ser produzido a partir da

reciclagem de sucatas;

– Utensílios domésticos, latas de bebidas, esquadrias,

componentes automotivos, entre outros, podem ser

fundidos e empregados novamente na fabricação de novos

produtos;

– A reciclagem do alumínio representa uma economia de

recursos naturais e de energia elétrica (consomem-se

apenas 5% da energia necessária para produção do

alumínio primário);

– Dentre os principais processos de conformação mecânica

utilizados para a fabricação de produtos de alumínio (que

também se aplicam aos outros tipos de metais não

ferrosos), incluem-se laminação, extrusão, estampagem e

trefilação;

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• Produção do cobre (Andrade e tal., 1997)

– Produtos de cobre primário originados em etapas distintas dos processos de extração, fundição e refino;

• Minério de cobre –mineral extraído da mina, cujo conteúdo oscila entre 0,7% e 2,5% de cobre;

• Concentrado de cobre – minério de cobre que, através de um processo de moagem das rochas e mistura com água e reagentes, passa a apresentar entre 30% e 38% de cobre;

• Cobre fundido – concentrados que, por pirometalurgia, transformam-se em cobre blister (98,5% de cobre) e, posteriormente no anodo de cobre (99,7% de cobre);

• •Cobre refinado – anodos e soluções (no caso da lixiviação) que são refinados por processo de eletrólise, resultando nos cátodos (99,9% de cobre).

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• Produção do zinco (Andrade e tal., 1998)

– O zinco apresenta –se principalmente sob as formas de minério sulfetado e minério oxidado;

• Minério sulfetado –A esfarelita (sulfeto de zinco) é a

principal espécie minerológica. É uma ocorrência primária

de zinco com teores médios de 5% de Zn e são,

normalmente, obtidos através de lavra subterrânea;

• Minério oxidado – Constitui-se de calamina (silicato

hidratado de zinco) e w illemita (silicato de zinco)

associadas a carbonato de zinco. É uma ocorrência

secundária de zinco, encontrada em depósitos superficiais;

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Produção do Zinco (Andrade e tal., 1998)

•Após a lavra, o minério é beneficiado por meio de britagem e moagem, passando, posteriormente, pelo processo de flotação para separação do zinco dos outros minerais com valor econômico; •O concentrado de sulfeto de zinco obtido contém entre 30% e 56% de Zn;

•Processos básicos de produção de zinco primário: pirometalúrgico e o hidrometalúrgico (o mais utilizado);

•O zinco também pode ser reciclado principalmente do latão e do bronze, de peças fundidas e do aço galvanizado (incluindo tubos, eletrodomésticos e componentes elétricos);

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• Aços carbono comuns

– Principais aplicações e usos não estruturais:

• Arames recozidos, telas de gabiões, telas soldadas (para cercamentos e alambrados), chapas lisas ou corrugadas (para revestimento de pisos e paredes), tubos para encanamentos e seus acessórios, painéis de andaimes, telhas e tapamentos laterais, painéis (arquitetônicos e termo-acústicos), forros, esquadrias e seus acessórios, calhas, rufos, condutores verticais de águas pluviais e eletrocalhas;

• Podem ser revestidos superficialmente (por exemplo, por zinco, estanho, fósforo e materiais poliméricos orgânicos, como as tintas e vernizes) para uma melhor proteção contra a corrosão;

Aços inoxidáveis

• Principais aplicações e usos não estruturais:

•Elemento decorativo de fachadas (revestimento de superfícies com chapas com acabamento espelhado, lixado, escovado ou colorido), elemento decorativo de interiores (corrimãos, divisórias, revestimento interno de elevadores, etc.), mobiliário urbano (sinalização, bancos, abrigos, lixeiras, etc.), caixas d´água, cubas, revestimento de pias, válvulas, metais sanitários, coifas, ralos, etc.

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• Ferros fundidos

• Principais aplicações e usos não estruturais:

• Tampões de pista de rolamento e de calçada (para visitas em redes de água, esgoto, telefonia e elétrica), grelhas para águas pluviais, grades decorativas, tubos para redes de água e seus acessórios (válvulas, conexões, etc.), ralos, caixas de correio, etc.

Em todos os metais não estruturais devem ser observadas

as diversas ligas resultantes de sua combinação com

variados outros elementos químicos.

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• Produtos de aço galvanizado;

– O processo de galvanização associado com os

produtos utilizados na construção civil é normalmente

realizado pelo processo contínuo de imersão a quente

(galvanização a quente);

– Neeste processo, um substrato de aço (chapa ou

bobina) é revestido em ambos os lados através da sua

imersão contínua em um banho de zinco fundido;

– As chapas ou bobinas galvanizadas são fornecidas, por

exemplo, em espessuras entre 0,3mm a 2,7mm e

larguras entre 700mm a 1534mm;

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• Produtos de aço galvanizado;

– A N B R 7008 (A B N T ) estabelece a massa mínima

do revestimento por unidade de área de chapas e

bobinas galvanizadas pelo processo contínuo de

imersão a quente;

– A N B R 6331(A B N T, ) estabelece a massa mínima

do revestimento de zinco de arames galvanizados para

uso geral;

– A N B R 8964 (AB N T) estabelece a massa mínima

da camada de zinco de arames de aço utilizados na

confecção de gabiões;

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• Produtos de aço galvanizado:

– Telhas de aço galvanizadas:

– Telhas de seção ondulada – especificada pela N

B R 14513 (AB N T)

– Telhas de seção trapezoidal – especificada pela N

B R 14514 (A B N T)

– Possuem espessura nominal entre 0,32 mm a 0,80

mm

– ‘Massa mínima do revestimento (somadas duas

faces) de 260 g/m 2

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• Telhas de alumínio:

– Empregadas, principalmente, em coberturas e revestimentos de edificações não-residenciais;

– Por serem produzidas em ligas estruturais de alumínio, são resistentes às cargas de vento;

– S ão mais leves e mais resistentes à corrosão atmosférica do que as de aço galvanizado, o que lhes garante maior vida útil; – D evido à sua boa capacidade de refletividade das irradiações

solares e à sua boa condutividade térmica, favorecem o conforto térmico nos ambientes em que são aplicadas; D isponíveis em formatos ondulados e trapezoidais, nos acabamentos natural, stucco (acabamento na superfície da telha em forma de granulação) e pintado.

tuucco(acabamentonasuperfíciedatelhanaformadegranulação)epintado

Possuem espessuras entre 0,4 mm a 1,0 mm, comprimentos entre 1m a 14m, larguras total entre 1072 mm a 1080 mm e alturas entre 18,5mm a 38,5mm;

Especificadas pela N B R 14331(A B N T)

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• Tubos e conexões de ferro fundido

– Os principais tipos de tubos e conexões de ferro

fundido são produzidos em ferro fundido dúctil;

• Principais aplicações:

– Obras de engenharia sanitária (adutoras, redes de

água, redes de esgoto, emissários, instalações de

estações de recalque, etc.);

– Indústria petroquímica, no transporte de gases, de

ar comprimido e de matérias s ó lidas em

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• Tubos e conexões de ferro fundido:

– Podem possuir juntas em flange, mecânicas ou elásticas.

– As juntas elásticas apresentam facilidade de montagem e flexibilidade. São formadas pela ponta de um tubo, pela bolsa contígua de outro tubo ou conexão e por um anel de borracha;

– As juntas em flange são constituídas por dois flanges, entre os quais se interpõe uma arruela especial, que é comprimida pelo aperto dos parafusos com porcas. São utilizadas em instalações industriais, em tubulações de recalque, em captações e tomadas d’água, em barriletes, etc.

– A N B R 7675 (AB N T ) especifica os requisitos, exames e métodos de ensaio aplicáveis para fabricação, recebimento e aplicação de tubos, conexões e acessórios de ferro fundido dúctil para canalizações (operadas com ou sem pressurização) empregadas em adução e distribuição de água;

– A N B R 7674 (A B N T ) e a N B R 13747 (A B N T ) fixam as condições para a inspeção e o recebimento das juntas elásticas para tubos e conexões de ferro fundido dúctil, bem como para as canalizações sob pressão;

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• Tubos e conexões de ferro fundido:

– A NBR 75 6 0 (A B N T ) fixa as condições exigíveis

para fabricação e recebimento de tubos de ferro

fundido dúctil centrifugado, com flanges roscados

ou soldados, para condução de água e outros

fluidos sob pressão;

– A NBR 8 6 8 2 (A B N T ) estabelece as condições

exigíveis para aceitação do revestimento interno

de argamassa de cimento em tubos de ferro

fundido dúctil;

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• Estanho + Cobre = Bronze = 2500 a.c.

• Aços Estruturais:

– Aços para concreto armado = CA

– Aços para concreto protendido = CP

– Aços para estruturas:

• Aço carbono • Aço de Alta Resistência • Aços Patináveis • Aços especiais

– Chapas dobradas para estruturas e steel deck

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• Aço = Minério de Ferro + Coque + Cal

– Ferro na natureza:

• Hematita (Fe2O3) • Magnetita (Fe3O4) • Limonita (FeO(OH)) • Siderita (FeCO3) • Pirita (FeS2) • Ilmenita (FeTiO3)

– Alto forno = Ferro Gusa + Escória

– Ferro Gusa – 1,7 a 6,67% de Carbono

– Se teor de carbono < 1,7% = Aço

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• Aço = Minério de Ferro + Coque + Cal

– 1 – Preparação da carga ou sinterização

• Sinter = Minérios (finos) são aglomerados pela cal e finos de coque.

– 2 – Redução – Alto-forno

• Pré-aquecimento a 1000 graus C soprado por baixo • Fundição da carga – redução do minério = ferro gusa • Gusa – liga de ferro e carbono de alto teor • Escória – Calcário + impurezas ferrosas ou não.

– 3 – Refino: Aciarias a oxigênio ou elétricas

• Transforma Gusa líquido ou sólido + sucatas de ferro ou aço em aço líquido.

• Parte do carbono e das impurezas são removidos através da escoria de aciaria.

• Aço é solidificado em equipamentos de lingotamento contínuo ou convencional (semi-acabados, lingotes e barras).

– 4 – Laminação

• Os laminadores transformam os produtos anteriores em diversos materiais conforme forma e composição

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• Laminação à quente ou à frio (forjamento);

• Produtos de siderurgia:

– NBR 7007 – Perfis laminados

– NBR 6648 – Chapas finas

– NBR 5000 – Chapas grossas

– NBR 5008 – Chapas grossas resistentes à corrosão

– NBR 5920/21 – Chapas finas resist. à corrosão

– NBR 8261 – Perfis tubulares de aço carbono

• Normatizações mais comuns:

– ASTM

• A-36 / A-572 / A-588

– SAE/AISI

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• Propriedades dos aços: – Resistências mecânicas: – Tenacidade – Conformabilidade – Soldabilidade – Temperabilidade – Resistência à corrosão • Aço Inoxidável: Cr, Ni, + outros

• Aço de corte rápido: <= 20% de Tungstênio

• Aços Rápidos (instr. Corte) para ferramentas com alta dureza

• Aços Silício, entre 2,5 a 4,5% de tungstênio com alta resistência elétrica e baixa magnetização.

• Aço Carbono (NBR 6215) não contém ligas e apenas teores residuais de Cr, Ni, Si e Mn

– C<0,3% Estr. Metálicas – 440 MPa – C<=0,5% - 590 MPa

– C>0,5 – 780 MPa - Parafusos, rodas e trilhos ferroviários – altas temperaturas • Aços Patináveis ou aclimáveis (alta resistência à corrosão atmosférica)

– Baixa Liga (Cu, Ni, Cr, etc) – Corten, SAC e Cos-Ar-Cor

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Mateco – UCP - Pisos

• Produtos siderúrgicos estruturais:

– Telas de aço: Q/R

– Perfis Laminados

• L, I, H, Z, etc.

– Perfis Soldados

• CS, VS e CVS

– Chapas dobradas, comuns e reforçadas

• L, T, C, Z, …..

– Steel Deck

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Chapas dobradas normais E reforçadas

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Compatibilidade entre base e solda

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• Aços para concreto armado (CA)

– CA-25 – fyk = 250 MPa – CA-50 – fyk = 500 MPa – CA-60 – fyk = 600 MPa

– Bitolas comerciais: 3.4, 4.2, 4.6, 5.0, 6.0, 6.3, 7.0, 8.0, 10.0, 12.5, 16, 20, 22, 25, 32 mm.

– NBR 7480/96 – Barras e fios de aço para armadura de concreto. Fios <= 6,0 mm

• Comprimento: 11 m +- 9%

• Marcação e variação até 6% se diâmetro <= 10mm ou 10% se diâmetro > 10 mm.

– Testes:

• Massa, resistência à tração, dobramento (180 graus) e alongamento (0,2% = εy). • Amostras com 2,2 m (1 em lote identif. ou 2 em lote não ident.)

• Contra-prova – 2 amostras • Lotes = 30 t

• Soldabilidade, conforme NBR 8965 ou 6118

– NBR 7483/91 – Fios de aço para concreto protendido: CP 190 RB – NBR 7482/91 – Cordoalhas de aço para concreto protendido: 3, 5 e 7 fios.