Apresentação FInal

Processamento e
Manufatura de Metais 1
Rafael Misael Vedovatte
Vinícius José Sichieri
Engenharia de Materiais - UTFPR
1
Alumínio, Titânio e suas
ligas
2
Processamento e Manufatura de Metais 1
Sumário da aula
 Alumínio
▫ Histórico;
▫ Alumínio;
▫ Bauxita;
▫ Alumínio no Brasil;
▫ Obtenção do Alumínio;
▫ Ligas de Alumínio;
▫ Aplicações
▫ Tratamento térmico.
 Titânio
▫ Histórico;
▫ Obtenção;
▫ Reservas;
▫ Processamento;
▫ Propriedades;
▫ Classificação;
▫ Ligas;
▫ Aplicações;
▫ Tratamento Térmico.
3
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio
4
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio
Propriedades do Alumínio Puro
Cor
Cinza Prateado
Massa Específica
2,7g/cm3
Temperatura de Fusão
660,45oC
Temperatura de Ebulição
2520oC
Dureza
23 HBS
Módulo de Young
69 Gpa
Condutividade Elétrica
61% IACS
Condutividade Térmica
0,53 Cal/cm/°C
Coeficiente de Expansão
Térmica
23x10-6 L/oC
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio - Histórico
 6000 A.C
Os persas fabricavam potes e recipientes de argila que continham óxido
de alumínio
 3000 A.C
Argilas com alumina eram utilizadas por povos antigos para a
fabricação de domésticos, medicamentos e corante de tecidos
 1809
Primeira obtenção do que até então mais se aproximava do alumínio.
Humphrey Davy foi o mentor da descoberta, fundindo ferro na
presença de alumina
 1821
O francês P. Berthier descobre um minério avermelhado, que contém
52% de óxido de alumínio, em Lês Baux, França
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio - Histórico
Descoberta da bauxita, o minério mais comum do alumínio
 1825
O físico dinamarquês Hans Christian Oersted consegue isolar o
alumínio de outra maneira, a partir do cloreto de alumínio
 1854
Primeira obtenção do alumínio por via química, realizada por Henry
Saint-Clair Deville
 1855
Deville mostra na exposição de Paris, o primeiro lingote de um metal
muito mais leve que o ferro
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio - Histórico
 Tornou-se público, o processo de obtenção do alumínio por meio de
redução eletrolítica da alumina dissolvida em um banho de criolita
 Esse procedimento foi desenvolvido separadamente pelo norteamericano Charles Martin Hall e pelo francês Paul Louis Toussaint
Héroult, que descobriram e o patentearam quase simultaneamente.
 Esse processo ficou conhecido como Hall-Heroult e foi o que
permitiu o estabelecimento da indústria global do alumínio
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio
 Metal não ferroso mais consumido no mundo atualmente
 Segundo metal mais produzido com 38 milhões de
toneladas (IAI, 2008)
 Sua variedade de usos está relacionada às suas características
 Tem como principal matéria prima o minério de bauxita
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Minério de Bauxita
 Terceiro elemento em abundância na crosta terrestre;
 Seu principal componente é o Al2O3;
 As reservas mundiais somam aproximadamente 34 bilhões de
toneladas;
 90% do minério extraído destina-se à fabricação de alumínio;
 O Brasil ocupa a terceira posição na classificação mundial, em
termos de reservas, com cerca de 3,52 bilhões de toneladas
(reservas medidas + indicadas + inferidas).
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio no Brasil
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio no Brasil
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Obtenção do Alumínio
 Processo Bayer e Eletrólise Ígnea da Alumina
Insumos para a produção de alumina
Insumos para a produção de 1t de Alumínio
Primário
Bauxita
1,85 a 3,4 t/t
Alumina
1919kg/t
Cal
10 a 50 Kg/t
Energia Elétrica
15 MWhcc/t AI
Soda Cáustica
40 a140 Kg/t
Criolita
8 kg/t
Óleo Combustível
80 a 130 Kg/t
Produtividade (H hora/t)
0,5 a 3 Hh/t
Fluoreto de Alumínio
19,7 kg/t
Água
0,5 a 2m3/t
Coque de petróleo
0,384 Kg/Kg AI
Floculante sintético
100 a 1000 g/t
Piche
0,117 Kg/Kg AI
Vapor
1,5 a 4 t/t
Energia Elétrica
150 a 400 Kw/t
Óleo combustível
44,2 Kg/t
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Obtenção do Alumínio
Processo Bayer:
▫ Bauxitas de Gibsita são mais solúveis em soda cáustica em
temperaturas e concentrações menores, já de Boehmita as temperaturas
e concentrações são maiores;
▫ O processo ocorre em condições onde o aluminato de sódio é solúvel e
a outra parcela não reagida permanece um resíduo insolúvel,
denominada lama vermelha;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Obtenção do Alumínio
Processo Bayer:
▫ Polpa: gibsita, argila, sílica reativa e outras impurezas, com soda cáustica
23% e temperatura da ordem de 170°C;
▫ Sai do digestor o licor rico em aluminato de sódio, hidrato de alumínio,
soda cáustica e lama; Sendo concentrado à vácuo e o gás que sai é
utilizado para o aquecimento do licor pobre;
▫ Floculação para separação do licor e da lama;
▫ Mais um concentrador à vácuo com reutilização dos gases no licor pobre;
▫ O licor vai para o precipidador, onde há sementes de alumina, para
precipitação de hidratos;
▫ Os hidratos são separados do licor, o qual se denomina licor-pobre, o qual
volta para o processo;
▫ Os hidratos são lavados, secos e calcinados para produção de alumina
pura.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Obtenção do Alumínio
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Obtenção do Alumínio
Eletrólise de alumina:
▫ Devido sua elevada reatividade a alumina não pode ser
reduzida por processos químicos, sendo necessária a
eletrólise para produção do metal, processo que ocorre em
fase líquida;
▫ A temperatura de fusão da alumina é da ordem de 2000°C,
porém com a adição de um fundente (criolita, Na3AlF6), o
processo ocorre em 1000°C;
▫ Hoje em dia está se utilizando a ciolita, um fluoreto
artificial de alumínio, sódio e cálcio, NaCaAlF6.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Obtenção do Alumínio
Eletrólise de Alumina
▫ A alumina se dissocia:
 Al2O3 → 2 Al3+ + 3 O2-
▫ No eletrodo negativo ocorre a seguinte reação:
 4 Al3+ + 12 e- → 4 Al0
▫ Enquanto no eletrodo positivo:
 6 O2- → 3 O2 + 12 e-
▫ A equação glogal apresenta-se como:





2 Al2O3 → 4 Al3+ + 6 O24 Al3+ + 12 e- → 4 Al0
6 O2- → 3 O2 + 12 e2 Al2O3 → 4 Al0 + 3 O2
6C + 6 O2 → 6 CO2
▫ A reação global:
 4 Al2O3 + 6C→ 8 Al + 6 CO2
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio – Processos Industriais
 Laminação;
 Laminação a quente;
 Laminação a frio;
 Extrusão;
 Trefilação;
 Forjamento;
 Estampagem;
 Fundição.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio
 Ponto de fusão
 Características Mecânicas
 Resistencia a Corrosão
 Coeficiente de Dilatação
Térmica
 Condutividade Térmica e
Elétrica
 Refletividade
 Característica de
barreira
 Característica nuclear
 Atoxidade
 Reciclagem
 Propriedade antimagnética
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Alumínio x Outros Metais - Comparativo
Fonte: ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM343/09_1fundamentos-Alum%EDnio.pdf
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas Metálicas
 Definição: Ligas metálicas são materiais com
propriedades metálicas que contêm dois ou mais
elementos químicos sendo que pelo menos um deles
é metal;
 Objetivos de se projetar uma liga.
Figura 01: Esquema de classificação para as diversas ligas metálicas não-ferrosas.
Fonte: http://emateriais.blogspot.com.br/2011/09/metais.html
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
 Os principais elementos de liga das ligas de alumínio
incluem combinações dos seguintes elementos:
Fonte: http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAAUZkAF-1.jpg
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
 De acordo com o produto, as ligas de alumínio podem ser
divididas em dois grupos:
 LIGAS CONFORMADAS OU TRABALHADAS (wrought
alloys) – ligas destinadas à fabricação de produtos semiacabados, como laminados planos (placas, chapas e folhas),
laminados não planos (tarugos, barras e arames) perfis
extrudados e componentes forjados
 LIGAS FUNDIDAS (cast alloys) – ligas destinadas a
fabricação de componentes fundidos.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Nomenclatura
 Somando-se as ligas conformadas e as ligas fundidas, existem
mais de 600 ligas reconhecidas industrialmente.
1XXX 99,0% mínimo de alumínio 2XXX Cobre
3XXX Manganês
4XXX Silício
5XXX Magnésio
6XXX Magnésio e silício
7XXX Zinco
8XXX Outros elementos
9XXX Série não utilizada
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Nomenclatura
 Na série 1xxx, os dois últimos dígitos indicam a % de Al
acima de 99%. exemplos:
 liga 1050 - 99,50% de Al
 liga 1060 - 99,60% de Al
 O segundo dígito indica modificações no limite de impurezas
ou a adição de algum elemento de liga. Se o 2° dígito for 0
(zero), indica que o Al não foi ligado e apresenta o limite de
impurezas convencional.
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Nomenclatura
 Nas séries 2xxx à 8xxx, os dois últimos dígitos não possuem
significado numérico, apenas identificam diferentes ligas do
mesmo grupo (número seqüencial) ;
 O segundo dígito indica modificações no limite de impurezas
ou a adição de elementos de liga;
 Ligas experimentais também utilizam este sistema de
classificação, porém, são indicadas pelo prefixo X.
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 1XXX
 Alumínio comercialmente puro, não ligado, com
pureza igual ou superior à 99% de Al. Fe e Si são as
principais impurezas.
 As ligas da série 1000 são caracterizadas pela
excelente resistência à corrosão, alta condutibilidade
térmica e elétrica, baixa resistência mecânica e
elevada ductilidade.
 Um aumento moderado na resistência mecânica pode
ser obtido por meio de encruamento.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 2XXX
 O COBRE é o elemento de liga principal e, na
maioria das ligas, o Mg é o elemento de liga
secundário.
 São ligas tratáveis termicamente, podendo, após os
tratamentos, atingir-se a resistência de aço baixo
carbono (450 MPa). A resistência à corrosão das ligas
da série 2xxx é inferior a de outras ligas de alumínio.
Sob certas condições estas ligas de alumínio podem
apresentar corrosão intergranular.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 2XXX
 As ligas desta série apresentam boa usinabilidade e
características de soldagem limitadas (exceto a liga 2219).
 Aplicações:
 Componentes com elevada relação resistência/peso, sujeitos a
temperaturas inferiores à 130ºC;
 Rodas forjadas para a indústria aeronáutica e de caminhões ;
 Fuselagem e componentes estruturais de aeronaves;
 Componentes de suspensão de automóveis.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 3XXX
 O MANGANÊS é o elemento de liga principal.
 As ligas desta série não são tratáveis termicamente,
entretanto, apresentam resistência 20% superior que
ligas da série 1xxx. Devido a baixa solubilidade de
Mn
 no Al (de até 1,8%) existem poucas da série 3xxx.
Entretanto três delas são largamente empregadas na
indústria: 3003, 3004 e 3105.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 4XXX
 O SILÍCIO é o elemento de liga principal.
 A maior parte das ligas desta série não são tratáveis
termicamente. O Si pode ser adicionado para abaixar
a temperatura de fusão sem provocar fragilidade
excessiva, assim, ligas Al-Si são utilizadas em
arames de solda ou como ligas para brazagem de Al
(soldagem de Al).
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 4XXX
 A liga 4032 é empregada na fabricação de pistões
forjados devido ao baixo coeficiente de expansão e
sua alta resistência ao desgaste;
 Ligas contendo entre 4 e 7% de Si apresentam cores
que variam do cinza ao negro após serem submetidas
a anodização e assim são utilizadas em painéis
decorativos na construção civil. Ligas de alumínio
conformadas
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 5XXX
 O MAGNÉSIO é o elemento de liga principal. O Mg
é um dos elementos mais efetivos no endurecimento
do Al.
 Quando utilizado como elemento principal ou em
conjunto com o Mn, o resultado são ligas não
tratáveis com resistência moderada à elevada.
 O Mg é considerado mais efetivo que o Mn como
endurecedor, (0,8% de Mg tem o mesmo efeito sobre
a resistência que 1,25% de Mn)
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 5XXX
 Ligas desta série possuem boas características de
soldagem e resistência à corrosão em atmosfera
marinha.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 6XXX
 O MAGNÉSIO e o SILÍCIO são os elementos de liga
principais.
 A proporção de Mg e Si visa a formação da fase
Mg2Si, formando ligas tratáveis termicamente.
 As ligas da série 6xxx apresentam boa ductilidade,
boas características de soldagem e de usinagem e boa
resistência à corrosão.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 7XXX
 O ZINCO é o elemento de liga principal, adicionado
em quantidades entre 1 e 8%. Adições em conjunto
com Mg resultam em ligas tratáveis termicamente
com resistência mecânica elevada. Normalmente, Cu
e Cr também são adicionados em pequenas
quantidades.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Série 8XXX
 As ligas da série 8xxx envolvem um grande número
de composições com uma miscelânea de elementos
de liga. As ligas conformadas contendo Li (2,4% a
2,8%)
 foram desenvolvidas para uso aerospacial e
criogenia.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
 Aplicações:
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas de Alumínio
Tratamento Térmicos
• Os tratamentos térmicos têm como finalidade causar modificações nas
propriedades dos materiais pela alteração do tipo e proporção das fases
presentes, pela variação da morfologia dos microconstituintes ou pela
variação da concentração e distribuição de defeitos cristalinos
• as ligas de alumínio são divididas em dois grupos: aquelas que são
tratadas termicamente (séries 2XXX, 6XXX, 7XXX e a maioria da série
8XXX), proporcionando-lhes maior resistência, e as que não são tratadas
termicamente, cuja resistência só pode ser aumentada através do trabalho
a frio (séries 1XXX, 3XXX, 4XXX e 5XXX)
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas e Tratamentos Térmicos
 Nomenclatura:
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas e Tratamentos Térmicos
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas e Tratamentos Térmicos
 De um modo geral, o tratamento térmico de ligas de alumínio
fundidas (tratáveis termicamente), consta então de duas partes
(BRADASCHIA, 1988):
 Tratamento de Solubilização: Aquecimento à temperatura da
ordem de 480°C a 540°C, seguido de resfriamento em água.
 Tratamento de Precipitação (ou envelhecimento artificial): A
temperaturas variando de 150°C a 300°C.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Ligas e Tratamentos Térmicos
 Solubilização e Envelhecimento
Processo de solubilização e envelhecimento. Fonte:
http://www.dalmolim.com.br/EDUCACAO/MATERIAIS/Biblimat/aluminioconf.pdf
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio
Propriedades do Titânio Puro
Cor
Cinza Escuro
Massa Específica
4,51g/cm3
Temperatura de Fusão
1668oC
Temperatura de Ebulição
3260oC
Dureza
70-74 HRB
Resistência a Fratura
240 Mpa
Módulo de Young
102,7 GPa
Coeficiente de Poisson
0,41
Coeficiente de Expansão
Térmica
8,64x10-6 / oC
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Histórico
 Descoberto em 1791 por William Gregor;
 1946 – Curiosidade de Laboratório;
 Redução do Tetracloreto de Titânio com Magnésio –
Kroll;
 O tetracloreto é obtido pela ação do cloro e carbono
sobre a ilmenita. O tricloreto de ferro é removido por
destilação. Em seguida, ocorre a redução
com
magnésio:
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Introdução
 Nono elemento mais abundante na crosta terrestre.
▫ Ultrapassa 650 milhões de toneladas;
 Minerais:
▫ Rutilo (dióxido de titânio);
▫ Ilmenita (titânio ferroso, TiFeO3);
▫ Titanita ou esfênio (silicato de titânio e cálcio);
▫ Perovskita (óxido de cálcio e titânio);
▫ Anatásio (dióxido de titânio).
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Obtenção
 Principais: ilmenita, rutilo e anatásio;
▫ Ilmenita
 Maior fonte titânio;
 Abundante na litosfera: Rochas magmáticas e
metamórficas;
 Associado à magnetita em rochas basálticas;
 Composição teórica: 31,6% de Ti;
 Hábito: granular, compacto, lamelar, maciço,
romboédrico;
 Sistema cristalino trigonal (romboédrico).
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Obtenção
▫ Rutilo
 Em granulometria diferente: Leucoxiênio;
 Menos abundante que a ilmenita;
 Associado a quartzo, micas titaníferas, feldspato,
hornblendas;
 Ocorre em granitos, micaxistos, etc. Origem
secundária;
 Hábito prismático, acicular, maciço, compacto;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Obtenção
▫ Anatásio
 Menos abundante que a ilmenita;
 Estado natural: 98,4~99,8% TiO2, sendo 60% de Ti;
 Associado a apatita, adularia, titanita, rutilo,
hematita;
 Sistema cristalino tetragonal;
 Hábito piramidal, bipiramidal, achatado;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Reservas
 No Mundo
▫ Ilmenita: Noruega, Austrália, Canadá, Estados Unidos,
Índia e China;
▫ Rutilo: Austrália, Itália e África do Sul;
▫ Anatásio: Brasil;
 No Brasil
▫ Ao longa da costa dos estados do Rio de Janeiro, Espiro
Santo, Paraíba, Rio Grande do Norte, Bahia e Rio
Grande do Sul;
▫ Paraíba: Depósito de Mataraca = 64% da ilmenita e 52%
do rutilo do país;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Disponibilidade - Brasil
*Reservas de minerais de ilmenita, rutilo e leucoxênio (ou rutilo);
Fontes: DNPM; Mineral Data - CETEM
52
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Processamento
 Britagem e moagem do material = redução granulométrica;
 Concentração gravítica = agregação do mineral de
interesse pela ação da gravidade;
 Secagem em secador rotativo;
 Separação magnética;
▫ Magnetita;
 Porção não magnética = separadores de alta tensão;
▫ Eletrostática;
 Retirado o rutilo e o residual de ilmenita.
 Cloração do rutilo em presença de coque a 1000oC;
 Redução do TiCl4 por Magnésio metálico.
53
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Propriedades Mecânicas
 Boa resistência mecânica a altas e baixas temperaturas: Ti
99,2% = 40,6 Kg/mm2;
 Alta resistência à corrosão (imune à água do mar);
 Boa ductilidade e tenacidade;
 Densidade: 56% da densidade dos aços;
 Módulo de Elasticidade e Módulo de Expansão Térmica:
50% dos módulos dos aços;
 Condutividade térmica muito próxima a do aço inox;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Classificação
 ASTM (American Society of Testing and Materials):
▫ Não-ligados (Puro);
▫ Ligas α;
▫ Ligas α-β;
▫ Ligas β;
 Não ligados:
▫ Grade 1;
▫ Grade 2;
▫ Grade 3;
▫ Grade 4;
Variam os teores de Fe e O;
55
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio Puro – Micrografia 200x
56
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Classificação
 Demais Grades, 5 em diante, são de Titânios ligados e
seus nomes estão relacionados com os seus elementos de
liga;
 As ligas são classificadas em cinco diferentes tipos:
▫ α;
▫ Próximo de α;
▫ α + β;
▫ Próximo de β;
▫ β.
57
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Classificação
 Elementos estabilizadores de α:
▫ O elemento de liga estabilizador de α promove a fase α
quando sua concentração na liga é aumentada;
 Ex: Alumínio, Oxigênio, Nitrogênio;
 Elementos estabilizadores de β:
▫ O elemento de liga estabilizador de β promove a fase β
quando sua concentração na liga é aumentada;
 Ex: Molibdênio, Ferro, Vanádio, Cromo, Manganês;
 Transformação de fase:
▫ Difusão;
▫ Mecanismo Martensítico;
58
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Classificação
Abscissa: Concentração; Ordenadas: Temperatura.
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio - Classificação
60
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Ligas α:
▫ Resistência mecânica menor;
▫ Boa tenacidade e ductilidade;
▫ Aplicações criogênicas e altas temperaturas;
▫ Maior resistência à fluência que as ligas α + β e β;
▫ Boa soldabilidade;
▫ Não são endurecidas por tratamento térmico;
▫ Boa resistência à corrosão;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Exemplo de Ligas α (e próximo a α) e algumas aplicações:
▫ Ti-0.3Mo-0.8Ni (Grade 12) [Ti-12]
 Tubulação soldada;
 Tubos sem costura;
 Arame;
 Características:
▫ Altamente soldável, fácil fabricação e oferece valores
aceitáveis de resistência a pressão e corrosão por
salmoura, porém tem resistência a corrosão ácida
diminuída se comparada às ligas das Grades 1, 2 e 3;
▫ Não tratável termicamente.
62
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Ligas α + β:
▫ Resistência mecânica de média a alta;
▫ Endurecíveis por tratamento térmico:
 Solubilização seguido de envelhecimento;
▫ Não são apropriadas para forjamento a quente;
▫ Boa solubilidade.
63
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Exemplo de Ligas α + β algumas aplicações:
▫ Ti-6Al-4V (Grade 5) [Ti-6-4]
 Barras;
 Lâmina;
 Tubos sem costura;
 Arames;
 Características:
▫ É Tratável termicamente e possui alta resistência. Além
disso é a liga mais comercializada para aplicações
aeroespaciais devido a capacidade de trabalhar acima de
acima de 400oC, oferecendo excelente combinação de
alta resistência com dureza e ductilidade tendo
soldabilidade e fabricação facilitada;
64
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Micrografia liga Ti-6Al-4V – 400x
65
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
66
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Exemplo de Ligas α + β algumas aplicações:
▫ Ti-6Al-7Nb
 Lingotes;
 Barras;
 Arames;
 Características:
▫ Liga de alta resistência com boa dureza e ductilidade,
usada primariamente para implantes médicos devido a
sua excelente biocompatibilidade.
67
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Micrografia liga Ti-6Al-7Nb – Resfriado ao ar.
68
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Ligas β:
▫ Resistência mecânica alta;
▫ Alta dureza;
▫ Excelente forjabilidade;
▫ Endurecíveis por tratamento térmico:
 Solubilização seguido de envelhecimento;
▫ Boa soldabilidade.
69
Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Ligas
 Exemplo de Ligas β (e próximo a β) e algumas
aplicações:
▫ Ti-10V-2Fe-3Al [Ti-10-2-3]
 Barras;
 Lingote;
 Características:
▫ São ligas tratadas termicamente por têmpera profunda,
devido a isso possuem altíssima resistência. A
combinação entre resistência e dureza a torna
propensa para aplicações extremas;
▫ Possui soldabilidade limitada;
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Processamento e Manufatura de Metais 1
 Titânio – Tratamento térmico





Alivio de tensões;
Recozimento;
Têmpera;
Solubilização;
Envelhecimento;
 Não aplicável a todas a ligas de Titânio. Varia de acordo
com a composição de cada uma, fator esse que leva a
propriedades mecânicas diferentes;
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 Titânio – Tratamento térmico
 Tratamento térmico na liga de Ti-6Al-4V
 Aquecimento a
1050oC por 30
min;
 Resfriamento com
taxa de 6oC/min ao
forno.
 Estrutura:
▫ Widmanstätten;
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 Titânio – Tratamento térmico
 Tratamento térmico na liga de Ti-6Al-4V
 Aquecimento a
1050oC por 1 h;
 Resfriamento com
água;
 Estrutura:
▫ Martensítica;
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 Titânio – Tratamento térmico
 Tratamento térmico na liga de Ti-6Al-4V
 Etapa 1:
▫ Aquecimento 950oC
por 1h;
▫ Resfriamento com
água;
 Etapa 2:
▫ Aquecimento 600oC
por 24h;
▫ Resfriamento ao ar;
 Estrutura:
▫ Bimodal.
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Obrigado!
Dúvidas???
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 Referências
 ABAL. Fundamentos e aplicações do alumínio. Disponível em
<ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM343/09_1fundamentosAlum%EDnio.pdf> Acesso 10 dez 2013.
 ABAL. Ligas de alumínio trabalháveis. Disponível em
<http://www.abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/ligas/ligas-dealuminio-trabalháveis> Acesso 12 dez 2013.
 BORGES, S. P. T. Ligas de Titânio: Classificação, propriedades e aplicações
práticas. DEMAR/EEL/USP. Disponível em <http://bizuando.com/materialapoio/miq/Aula_4_Ti.pdf> Acesso 12 dez 2013.
 CORTEZ, L. D. Tratamentos térmicos de liga Ti-6Al-4V para realização de ensaio de
fluência. Encontro de Iniciação cientifica e Pós-Graduação do ITA – XIII ENCITA/2007.
Disponível em: <http://www.bibl.ita.br/xiiiencita/MEC02.pdf> Acesso 12 dez 2013.
 INFOMET. Tratamentos térmicos. Disponível em <http://www.infomet.com.br/metaise-ligas-conteudos.php?cod_tema=10&cod_secao=14&cod_assunto=95> Acesso 11 dez
2013.
 LINS, F. Ciências dos Materiais II – Titânio e suas Ligas. Escolha de Engenharia
Industrial Metalúrgica de Volta Redonda. Universidade Federal Fluminense – UFF/VR.
Disponível em <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABPRAAI/titanios-suas-ligasteórico> Acesso 12 dez 2013.
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 Referências
 MOREIRA. Alumínio e suas ligas. Disponível em:
<http://www.dalmolim.com.br/EDUCACAO/MATERIAIS/Biblimat/aluminioconf.pdf>
Acesso 11 dez 2013.
 MISTÉRIO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA. Bauxita. Disponível em:
<http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2005-131-00.pdf> Acesso 10 dez 2013.
 QUARESMA. Cadeia do Alumínio. Disponível em:
http://www.mme.gov.br/sgm/galerias/arquivos/plano_duo_decenal/a_transformacao_min
eral_no_brasil/P37_RT62_Perfil_do_Alumxnio.pdf acessado em 11/12/2013, às 11:35.
 RMI INTERNATION METALS, Inc Company. Titanium Alloy Guide. Disponível em
<www.rmititanium.com> Acesso 12 dez 2013.
 SANTOS, J.F. Relatório Técnico – Perfil do Titânio. Ministério de Minas e Energia –
MME. Banco Mundial. Projeto Estatal de assistência técnica ao setor de energia. 2010.
Disponível em
<http://www.mme.gov.br/sgm/galerias/arquios/plano_duo_decenal/a_mineração_brasilei
ra/P16_RT36Perfil_do_Titxnio.pdf> Acesso 12 dez 2013.
 UDESC. Tratamentos Térmicos em ligas de Alumínio. Disponível em
<http://www.tede.udesc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=802> Acesso 11 dez
2013.
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