UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA

CENTRO MULTIDISCIPLINAR – PAU DOS FERROS

BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
ARQUITETURA E URBANISMO

MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO I

AULA 09 - MATERIAIS METÁLICOS

PROF. MA. FABÍOLA LUANA MAIA ROCHA

METAIS - DEFINIÇÃO

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 METAIS - DEFINIÇÃO

O QUE É?

Conceito química: quatro categorias

a) Gases nobres: não se combinam entre si nem com outros elementos
b) Metais: que sempre se ionizam positivamente
c) Metalóides: que sempre se ionizam negativamente
d) Elementos indiferentes: que são umas vezes positivos e outras vezes negativos

Conceito comum: se baseia mais nos atributos característicos: brilho típico,

opacidade, condutibilidade térmica e elétrica, dureza, forjabilidade, etc.

COMO SÃO COMPOSTOS?

A maioria dos materiais metálicos são ligas, ou seja, constituídos pela
combinação química de dois ou mais elementos metálicos ou por um ou mais
elementos metálicos combinados com um ou mais elementos não metálicos.
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Em geral, os metais não são empregados puros, mas fazendo parte de ligas.
 METAIS - DEFINIÇÃO

QUAIS EXEMPLOS DE LIGAS?

• Latão: liga de cobre e zinco

• Aço carbono: liga de ferro e carbono
• Bronze: liga de cobre e estanho

PORQUE UTILIZAMOS TANTO O AÇO?

Atribui-se às notáveis propriedades desta liga, à abundância das matérias-primas
necessárias à sua produção e o seu preço competitivo.

O produto final pode ser algo como um bisturi cirúrgico, um arranha-céu, uma
ponte gigantesca ou um petroleiro, um reator nuclear ou um fogão.

Podemos definir o aço como sendo uma liga de ferro-carbono, contendo

geralmente de 0,008% até aproximadamente 2,11% de carbono, além de certos
elementos secundários (como silício, manganês, fósforo e enxofre), presentes 4
devido aos processos de fabricação.
 METAIS - HISTÓRICO

A utilização dos metais foi um dos fatos mais importantes da história da

humanidade.

Acredita-se que o uso do metal deve ter ocorrido entre 4000 e 5000 a.c.

QUAL O PRIMEIRO METAL UTILIZADO?

Os estudos dos metais indicam que provavelmente foi o cobre, o qual trabalhado a
frio torna-se mais duro e resistente e foi utilizado nas primeiras armas e
ferramentas.

Os egípcios e romanos utilizavam o aço

COMO ERA ESSA UTILIZAÇÃO?

As primeiras barras de aço empregadas nas peças de concreto foram barras
redondas e lisas e resolveram o problema.
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Surgiu, posteriormente, as barras de aço com nervuras – Aderência aço e concreto
 METAIS – FORMA DE OBTENÇÃO

MINÉRIO
Os metais aparecem na natureza em estado livre ou como compostos, o que é mais
comum. Normalmente, para serem explorados economicamente, devem estar
concentrados em jazidas.

O QUE SÃO JAZIDAS?

Um massa de substâncias minerai ou fósseis, existente na superfície ou no interior
da terra, que venham a ser ou sejam valiosas para a mineração.

COMO OS MATERIAIS SÃO ENCONTRADOS NAS JAZIDAS?

Seja no estado livre, seja na forma de compostos, dificilmente as substâncias
portadoras são encontradas puras, como acontece com as pepitas de ouro ou prata.
Juntamente com as substâncias portadoras geralmente estão impurezas,
genericamente chamadas gangas.

A partir do minério, a obtenção de um metal passa por duas fases distintas: 6

mineração e metalurgia
 METAIS – FORMA DE OBTENÇÃO

MINERAÇÃO
Tem por finalidade separar os minérios utilizáveis dos economicamente pobres e
eliminar a ganga que não faz parte da constituição do mesmo.

Processos mecânicos:
• Fragmentação ou trituração
• Classificação
• Levigação
• Flotação
• Separação magnética
• Lavagem simples, etc.

Processos químicos:
Transformam os minérios em substâncias facilmente recuperáveis e eliminam a ganga.
• Ustulação
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• Calcinação
 METAIS – FORMA DE OBTENÇÃO

METALURGIA

O metal puro é extraído do minério por um dos seguintes

processos:

• Redução: Feito com carbono ou óxidos de carbono a altas

temperaturas, em fornos, e do qual resulta o metal puro ou
quase puro, em estado de fusão.
• Precipitação química: usa alguma reação química simples,
da qual resulte o metal puro.
• Eletrólise: Empregado apenas em minérios que possam ser
dissolvidos na água. Usada também para purificação
(refinação) dos metais obtidos quase por alguns dos
processos anteriores.
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 METAIS – FORMA DE OBTENÇÃO

A CÉU ABERTO A FERRO

COLHEITA
SUBTERRÂNEA A FOGO

TRITURAÇÃO
MINERAÇÃO CLASSIFICAÇÃO
LEVIGAÇÃO
PROCESSOS
MECÂNICOS FLOTAÇÃO
SEPARAÇÃO
MAGNÉTICA
OBTENÇÃO DOS LAVAGEM, ETC
METAIS CONCENTRAÇÃO

REDUÇÃO PROCESSOS USTULAÇÃO

QUÍMICOS CALCINAÇÃO
PRECIPITAÇÃO
METALURGIA
QUÍMICA
ELETRÓLISE 9
 METAIS – PROPRIEDADES

APARÊNCIA

• Todos os metais comuns são sólidos à temperatura

ordinária
• A porosidade não é aparente
• Apresentam brilho característico
• Esse brilho pode ser aumentado por polimento ou
tratamentos químicos.

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 METAIS – PROPRIEDADES

DENSIDADE

A densidade de metais comuns varia entre 2,56

e 11,45 (a platina alcança 21,30) à temperatura
ordinária.

Essa densidade varia muito com as ligas

apresentadas.

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 METAIS – PROPRIEDADES

DILATAÇÃO E CONDUTIBILIDADE TÉRMICA

Dilatação: Em ordem decrescente começa com o zinco, e
segue com o chumbo, estanho, cobre, ferro e termina com o
aço.

Condutibilidade térmica: A prata é o mais condutor, seguindo-

lhes o cobre, alumínio, zinco, bronze, ferro, estanho, níquel,
aço e chumbo.
CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA

Os metais são excelentes condutores de eletricidade, o cobre,

por exemplo, tem sido usado tradicionalmente na transmissão
de energia elétrica, e recentemente, por razões econômicas,
vêm sendo substituído pelo alumínio.

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METAIS – PROPRIEDADES

ENSAIO DE TRAÇÃO

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METAIS – PROPRIEDADES

ENSAIO DE DOBRAMENTO

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

APLICAÇÃO:
ALUMÍNIO
• Centrais nucleares
Usado pela primeira vez na arquitetura em 1884, quando foram fundidos • Barcos
2.800 gramas para formar a camada protetora do monumento de • Aviões
Washington. • Refletor de calor e luz
• Coberturas
Não se encontra em estado puro, aparecendo em substâncias oxigenadas, • Fios e cabos elétricos
tendo como principal minério a bauxita. • Revestimentos
• Esquadrias
Tem peso específico de 2,56 a 2,7. • Guarnições
COMO PODEMOS UTILIZAR?
• Lâminas (espessura até 6 mm)
• Chapas (espessura acima de 6 mm)
• Barras redondas, quadradas, chatas
• Fios 15
• Perfis especiais
 METAIS MAIS UTILIZADOS

ALUMÍNIO - VANTAGENS

•Condutibilidade elétrica e térmica: Um condutor elétrico de alumínio pode conduzir

tanto corrente quanto um de cobre, que é duas vezes mais pesado e caro, fazendo
com que o alumínio seja muito utilizado pelo setor de fios e cabos.

•Beleza: o aspecto externo do alumínio, além de conferir um bom acabamento apenas

com sua aplicação pura, confere modernidade a qualquer aplicação por ser um
material nobre, limpo e que não se deteriora com o passar do tempo.

•Resistência à Corrosão: O alumínio tem uma autoproteção natural que só é destruída

por uma condição agressiva ou por determinada substância que dissipe sua película de
óxido de proteção.

•Reciclabilidade: Uma das principais características do alumínio é sua alta

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reciclabilidade.
METAIS MAIS UTILIZADOS

ALUMÍNIO

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METAIS MAIS UTILIZADOS

ALUMÍNIO ACESSÓRIOS DE INSTALAÇÕES:

REVESTIMENTOS

FIOS E CABOS ELÉTRICOS:

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

APLICAÇÃO:
COBRE
Largamente utilizado pelo homem neolítico (5.000 a.c.), tornando-se o • Motores elétricos
substituto ideal para a pedra na fabricação dos mais variados utensílios. • Telefones e telégrafos
• Circuitos elétricos
QUAL SEU PRINCIPAL EMPREGO/IMPORTÂNCIA? • Tubulações
Fundido com estanho, originou uma liga extremamente dura e resistente, o • Serpentinas de
bronze. aquecimento ou
refrigeração
Quando exposto, cobre-se com uma camada de óxido e carbonato, • Coberturas
formando um composto, dando-lhe duração quase indefinida • Ornatos, etc

• Possui boa resistência à corrosão

• Resistência à tração entre 200 e 600 MPa e à compressão entre 400 e
500 MPa.
• Elevada condutibilidade térmica e elétrica
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• Funde entre 1050 e 1200 °C
 METAIS MAIS UTILIZADOS

COBRE - VANTAGENS

Durabilidade: é um material com vida útil longa por sua extraordinária

resistência à corrosão inclusive em atmosferas agressivas.

Versatilidade e trabalhabilidade: combina e se adapta as várias soluções e

desafios propostos pelos arquitetos e demais profissionais de engenharia,
dando forma e condições para atender o bom desempenho técnico em
coberturas e revestimentos.

Resistência Mecânica: apresenta elevadas resistências mecânicas de forma

a resistir aos esforços no processo de dobragem e encaixes.

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

COBRE TUBOS E CONEXÕES

REVESTIMENTOS

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

LIGAS DE COBRE

As ligas de cobre são muito utilizadas na fabricação de tubulações (para condução de

gás, água quente e água fria) e de suas conexões. Essas ligas também são utilizadas
como componentes de sistemas de combate a incêndio (hidrantes e sprinklers), na
fabricação de metais sanitários e ferragens para esquadrias.

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METAIS MAIS UTILIZADOS

LIGAS DE COBRE

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 METAIS MAIS UTILIZADOS
APLICAÇÃO:
CHUMBO
• Fabricação de baterias
Pouco abundante(menos de 0,2% da constituição da crosta terrestre), • Tubos e conexões para
raramente é encontrado em estado elementar. água e esgoto
• Coberturas
• Densidade entre 11,20 e 11,45 • Portas de salas de
• Funde a 327°C reatores
• Instalações
Formando liga com antimônio tem grande dureza e baixo ponto de fusão radiológicas
• Mãos e corpo de
Pela grande densidade é largamente utilizado no revestimento de ambientes operadores de raios-X
onde são manipuladas substâncias radioativas.

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METAIS MAIS UTILIZADOS

CHUMBO

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

ZINCO/LIGA APLICAÇÃO:
É obtido a partir dos seus minérios: blenda, calamita e smithsonita. • Coberturas
• Pilhas
As ligas de zinco podem ser divididas em dois grupos: aquelas em que • Tubos
a porcentagem dos outros elementos de liga é inferior a 1%, ou seja, • Conexões
mais de 99% de zinco; e aquelas nas quais a porcentagem de outros • Torneiras
elementos é superior a 1%. • Fechaduras
• Ornatos, etc.
ZINCAGEM:
É a proteção do aço contra a corrosão, tratando-se de um processo de
banho com o zinco eletrolítico.

LATÃO:
É a liga cobre-zinco, de 95% x 5% até 60% x 40%.
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METAIS MAIS UTILIZADOS

ZINCO

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

ESTANHO
APLICAÇÃO:
Na indústria da construção raramente é utilizado puro.
• Soldas
QUAIS PRINCIPAIS LIGAS QUE FORMA? • Emendas
• Fusíveis de segurança
• Chumbo-estanho: É conhecida como solda de encanador, sendo • Metais sanitários
utilizada na montagem dos encanamentos de cobre e emendas de
calhas e condutores feitos em chapa de aço galvanizado.

Em proporções adequadas são usadas como fusíveis de segurança.

• Cobre-estanho: Utilizadas na fabricação de metais sanitários

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METAIS MAIS UTILIZADOS

ESTANHO

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 METAIS MAIS UTILIZADOS

AÇO
É A MESMA COISA QUE FERRO?

AÇO: é um tipo de liga metálica ferro-carbono com teor de carbono até cerca de
2,1% (mas em geral bem menos), além de outros elementos resultantes do
processo de fabricação (Mn,Si,PeS) e, eventualmente, adicionados
propositalmente (por exemplo, Cu, Cr, Ni) para melhoria de suas propriedades
(por exemplo, resistência mecânica e resistência à corrosão).

FERRO: são ligas metálicas ferro-carbono com teor de carbono acima de 2,1%
(raramente superior a 4%).

• O aço é a liga metálica de maior utilização na construção civil

• O concreto simples apresenta pequena resistência a tração e é frágil, logo, é
altamente conveniente a associação do aço ao concreto – Concreto Armado. 30
METAIS MAIS UTILIZADOS

AÇO

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 AÇO

OBTENÇÃO

O principal minério de ferro usado para obtenção do aço é a hematita (Fe2O3). Pode ser
encontrado, também, sob forma de carbonatos (siderita), óxidos (magnetita, limonita) e
sulfetos(piritas);

Pode-se resumir o processo de transformação do minério em aço em quatro grandes

estágios:

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 AÇO

OBTENÇÃO – PREPARAÇÃO

Nessa fase o material é passado por britadeiras, seguida de

classificação pelo tamanho.

É lavado com jato de água, para eliminar argila, areia, etc.

O minério deve entrar no alto forno com granulometria padronizada,

logo os pedaços pequenos são submetidos à sinterização, para se
aglutinarem em pedaços maiores (grãos com diâmetro superior a
6mm).

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 AÇO

OBTENÇÃO – REDUÇÃO
Esse processo se passa no alto forno, com temperatura variando de 1000ºC
no topo a 1500ºC na base.

Na base do alto forno obtém-se a escória de alto-forno e o ferro gusa, que é

quebradiço e tem baixa resistência, por apresentar altos teores de carbono e
de outros materiais, entre os quais silício, manganês, fósforo e enxofre.

O ferro gusa é uma liga de ferro e carbono (aproximadamente 5%)

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 AÇO

OBTENÇÃO – REFINO
O refino é a transformação do ferro gusa em
aço.

Essa etapa é processada nas aciarias, com

a diminuição de teor de carbono (de 4%
para menos de 1%) e de outros materiais.

ACIARIAS: É a unidade de uma usina

siderúrgica onde existem máquinas e
equipamentos voltados para o processo de
transformar o ferro gusa em diferentes tipos
de aço

A transformação é feita pela introdução 35

controlada de oxigênio.
 AÇO

OBTENÇÃO – TRATAMENTO

O TRATAMENTO A QUENTE: é aquele que é

realizado a temperaturas superiores a 723ºC.

Nessa situação o aço é mais mole, sendo mais fácil de

trabalhar, pois os grãos deformados recristalizam-se
em seguida sob a forma de pequenos grãos.

O aço obtido nessa situação apresenta melhor

trabalhabilidade, aceita solda comum, possui diagrama
tensão-deformação com patamar de escoamento, e
resiste a incêndios moderados. Perde resistência,
apenas, com temperaturas acima de 1150°C.

Estão incluídos nesse grupo a aço CA-25 e CA-50. 36

 AÇO

OBTENÇÃO – TRATAMENTO

FORJAMENTO

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 AÇO

OBTENÇÃO – TRATAMENTO

No TRATAMENTO A FRIO ocorre uma deformação dos grãos por

meio de tração, compressão ou torção.

Chama-se de material “encruado” resulta no aumento da resistência

mecânica e da dureza, e diminuição da resistência à corrosão e da
ductilidade, ou seja, decréscimo do alongamento e da estricção.

O processo é realizado abaixo da zona de temperatura crítica

(723ºC).

Os grãos permanecem deformados e diz-se que o aço está

encruado.

Neste grupo está incluído o aço CA-60. 38

 AÇO

OBTENÇÃO – TRATAMENTO

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AÇO

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AÇO

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 AÇO

CA - 25

• Uso menos comum nas estruturas de concreto

armado;
• É produzido de acordo com a NBR 7480;
• Diferencia-se visualmente do CA-50 por apresentar
uma superfície lisa.
• Comercializado em barras retas com comprimento
de 12m.
• As dimensões comerciais são as mesmas
encontradas para o aço CA-50 - Bitola: 6,3 mm a 40
mm
• São aplicados em estruturas de concreto armado,
armaduras de pré-moldados e tirantes, etc.
• Maior utilização em vergas e contra-vergas.
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AÇO

CA - 25

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 AÇO

CA - 50

• Proporciona maior segurança à estrutura

• Deve atender aos requisitos estabelecidos pela NBR 7480;
• É comercializado em barras retas com comprimento de 12 m;
• Apresenta em sua superfície nervuras oblíquas;
• São usados em estruturas de concreto armado de casas, edifícios,
barragens, pontes e estradas e em pré-moldados.

Bitola: 6,3 mm a 40 mm

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AÇO

CA - 50

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AÇO

CA - 50

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AÇO

CA - 50

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 AÇO

CA - 60

• Deve atender aos requisitos estabelecidos pela NBR 7480/2007;

• São encontrados mais comumente em rolos, mas também podem ser
comercializados em barras de 12 m de comprimento;
• Apresenta em sua superfície nervuras oblíquas para garantir uma melhor
aderência ao concreto;
• Caracterizam-se pela sua alta resistência, além de proporcionar estruturas de
concreto armado mais leves.
• São usados em estruturas leves de concreto armado de casas e edifícios,
armaduras para pré-moldados, produção de telas soldada, entre outros.

Bitola: 4,2 mm a 9,5 mm

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AÇO

CA - 60

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METAIS MAIS UTILIZADOS

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 REFERÊNCIAS

• Ambrozewicz, Paulo Henrique Laporte. Materiais de construção: normas, especificações, aplicação e

ensaios de laboratório. Pini. 2012. ISBN: 978-85-7266-264-2.
• Bauer, L. A. Falcão. Materiais de Construção novos materiais para construção civil: concreto,
madeira, cerâmica, metais, plásticos, asfalto. 5.ed.. LTC. 2012. ISBN: 978-85-216-1003-8.
• Bauer, L. A. Falcão. Materiais de Construção novos materiais para construção civil: concreto,
madeira, cerâmica, metais, plásticos, asfalto. 5.ed.. LTC. 2013. ISBN: 978-85-216-1249-0.
• ISAIA, G. C. Materiais de Construção Civil e princípios de ciência e engenharia de materiais, Vol 1 e
2. IBRACON, São Paulo, 2007.
• PETRUCCI, E. G. R. Materiais de Construção. 11ª. Ed., Rio de Janeiro, 1987. 307p. R-5679. Rio de
Janeiro, 1977.
• MELO, F. I. V. Notas de aula. UFERSA. 2019.

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 VÍDEOS

https://www.youtube.com/watch?v=Ye7UZ4dZ8j0

https://www.youtube.com/watch?v=Wbss14ogHcs

https://www.youtube.com/watch?v=h98id9_aCTs

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 OBRIGADA

Dúvidas?

Fabiola.rocha@ufersa.edu.br

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