Cobre e as suas ligas | Notas de estudo Materiais

Cobre:

INTRODUÇÃO

Cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, atrás apenas dos aços

e alumínio. Suas principais características são:

• Elevada condutividade elétrica (depois da prata, é o metal que melhor conduz

• eletricidade).

• Elevada condutividade térmica.

• Boa resistência à corrosão causada por água salgada, produtos químicos e alimentos

em geral.

• Elevada resistência mecânica e à fadiga.

• Densidade de 8,94 g/cm- (um pouco acima da do aço)

• Temperatura de fusão de aproximadamente 1083ºC.

TIPOS DE LIGAS DE COBRE

Os principais grupos de ligas de cobre são:

• Cobre puro – Com no mínimo 99,3% de pureza

• Ligas com alto teor de cobre – Com até 5% de elementos de liga

• Ligas de Cobre-zinco (Latão)

• Ligas de Cobre-estanho (Bronze)

• Ligas de Cobre-alumínio (Bronze Alumínio)

• Ligas de Cobre-silício (Bronze Silício)

• Ligas de Cobre-níquel (Cupro-Níquel)

• Ligas de Cobre-níquel-zinco (Alpaca)

COBRE – PURO

Cobre com no mínimo 99,3% de pureza é geralmente aplicado em uma dessas três formas:

a) Cobre isento de oxigênio

b) Cobre com teor de oxigênio - as impurezas e resíduos de oxigênio podem causar porosidade

e outras descontinuidades quando são soldadas ou brasadas.

c) Cobre com fósforo como agente desoxidante

LIGAS DE ALTO TEOR DE COBRE

É a denominação que se aplica às ligas de cobre com baixo teor de liga, ou seja, aquelas

nas quais os teores de todos os elementos de liga somados não ultrapassam 5 %. Entre os

cobres ligados de alta usinabilidade, podem ser relacionados o cobretelúrio (Cu-Te), o cobre-

enxofre (Cu-S) e o cobre-chumbo (Cu-Pb). O cobre-telúrio, assim como o cobre-enxofre e o

cobre-selênio (Cu-Se), combinam alta condutividade elétrica com boa usinabilidade. A

soldagem destas ligas não é indicada, pois a solda apresenta uma maior suscetibilidade a

trincas. Peças podem ser unidas por brasagem.

O cobre cromo (Cu-Cr), com teor de cromo por volta de 0,8 %, pode ter suas

propriedades mecânicas melhoradas por tratamento térmico de solubilização e envelhecimento,

endurecendo por precipitação. A soldagem ou brasagem destas ligas pode causar um

superenvelhecimento das áreas expostas, resultando na degradação das propriedades

mecânicas. Após a soldagem deve ser realizado um tratamento térmico completo de

solubilização e envelhecimento.

LIGAS DE COBRE-ZINCO (LATÃO)

Nesta liga de cobre, o zinco é seu principal elemento de liga. São conhecidos também

como latões. Estes são encontrados tanto na forma trabalhável como na fundida, sendo que

esta não é homogênea como a forma trabalhável. O zinco aumenta tanto a resistência

mecânica, dureza, ductilidade e o coeficiente de expansão térmica, como também diminui seu

ponto de fusão, a densidade, o módulo de elasticidade e a condutividade térmica e elétrica.

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Cobre:

INTRODUÇÃO

Cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, atrás apenas dos aços e alumínio. Suas principais características são:

Elevada condutividade elétrica (depois da prata, é o metal que melhor conduz
eletricidade).
Elevada condutividade térmica.
Boa resistência à corrosão causada por água salgada, produtos químicos e alimentos em geral.
Elevada resistência mecânica e à fadiga.
Densidade de 8,94 g/cm- (um pouco acima da do aço)
Temperatura de fusão de aproximadamente 1083ºC. TIPOS DE LIGAS DE COBRE Os principais grupos de ligas de cobre são:
Cobre puro – Com no mínimo 99,3% de pureza
Ligas com alto teor de cobre – Com até 5% de elementos de liga
Ligas de Cobre-zinco (Latão)
Ligas de Cobre-estanho (Bronze)
Ligas de Cobre-alumínio (Bronze Alumínio)
Ligas de Cobre-silício (Bronze Silício)
Ligas de Cobre-níquel (Cupro-Níquel)
Ligas de Cobre-níquel-zinco (Alpaca) COBRE – PURO Cobre com no mínimo 99,3% de pureza é geralmente aplicado em uma dessas três formas: a) Cobre isento de oxigênio b) Cobre com teor de oxigênio - as impurezas e resíduos de oxigênio podem causar porosidade e outras descontinuidades quando são soldadas ou brasadas. c) Cobre com fósforo como agente desoxidante LIGAS DE ALTO TEOR DE COBRE É a denominação que se aplica às ligas de cobre com baixo teor de liga, ou seja, aquelas nas quais os teores de todos os elementos de liga somados não ultrapassam 5 %. Entre os cobres ligados de alta usinabilidade, podem ser relacionados o cobretelúrio (Cu-Te), o cobre- enxofre (Cu-S) e o cobre-chumbo (Cu-Pb). O cobre-telúrio, assim como o cobre-enxofre e o cobre-selênio (Cu-Se), combinam alta condutividade elétrica com boa usinabilidade. A soldagem destas ligas não é indicada, pois a solda apresenta uma maior suscetibilidade a trincas. Peças podem ser unidas por brasagem. O cobre cromo (Cu-Cr), com teor de cromo por volta de 0,8 %, pode ter suas propriedades mecânicas melhoradas por tratamento térmico de solubilização e envelhecimento, endurecendo por precipitação. A soldagem ou brasagem destas ligas pode causar um superenvelhecimento das áreas expostas, resultando na degradação das propriedades mecânicas. Após a soldagem deve ser realizado um tratamento térmico completo de solubilização e envelhecimento. LIGAS DE COBRE-ZINCO (LATÃO) Nesta liga de cobre, o zinco é seu principal elemento de liga. São conhecidos também como latões. Estes são encontrados tanto na forma trabalhável como na fundida, sendo que esta não é homogênea como a forma trabalhável. O zinco aumenta tanto a resistência mecânica, dureza, ductilidade e o coeficiente de expansão térmica, como também diminui seu ponto de fusão, a densidade, o módulo de elasticidade e a condutividade térmica e elétrica.

Podem conter chumbo com o objetivo de melhorar a usinabilidade. O latão pode ser dividido em dois grupos: o de baixo teor de zinco (até 20%) e alto teor de zinco (de 30 a 40 %). O principal problema na soldagem do latão é o de que ele não pode ser soldado com processo elétrico, pois o calor do arco é muito alto, fazendo com que o Zn funda primeiro ocorrendo a perda do elemento na forma de gás. Deve-se usar o processo de brasagem. LIGAS DE COBRE-ESTANHO (BRONZE) Esta liga de cobre contém estanho (entre 1 a 10%) como principal elemento de liga. Estas ligas podem ser encontradas tanto na forma trabalhável como fundida, que pode conter até 12 % de estanho. Este aumenta significativamente sua resistência mecânica e sua dureza, enquanto reduz seu ponto de fusão, densidade e condutividades térmica e elétrica. Entretanto, as propriedades mecânicas podem ser melhoradas com a adição de até 0,4 % de fósforo, o qual também atua como agente desoxidante, originando o chamado bronze fosforoso. São suscetíveis as fissuras à quente quando se encontra em uma superfície solicitada. Deve-se evitar um pré-aquecimento elevado, uma alta imposição de calor e um resfriamento lento, pois, o seu amplo intervalo de solidificação, causa porosidade por contração térmica. LIGAS DE COBRE-ALUMÍNIO (BRONZE-ALUMÍNIO) A composição dessa liga contém principalmente alumínio (entre 3 a 15%), porém outros elementos também estão presentes em quantidade significativa, como ferro, níquel e manganês. O alumínio reduz o ponto de fusão, a condutividade elétrica e térmica, além da reduzir a densidade de modo muito significativo. É utilizada eralmente para revestimento. É excelente para aumentar a resistência de superfícies sujeitas a desgaste mecânico e por corrosão. LIGAS DE COBRE-SILÍCIO (BRONZE-SILÍCIO) São encontradas na forma trabalhável e fundida. Esta liga é de grande importância na indústria, pois apresenta uma sua boa soldabilidade, elevada resistência mecânica e à corrosão. O silício aumenta seu limite de resistência à tração, dureza e a taxa de trabalho a frio. Ao mesmo tempo reduz o ponto de fusão, a densidade e as condutividades térmica e elétrica. É excelente para aço comum e galvanizado assim como outros aços revestidos. O principal fator a ser considerado durante a soldagem deste material é o intervalo de temperaturas, entre 800 e 950 ºC, no qual ocorre fragilidade a quente. Portanto, o resfriamento neste intervalo deve ser o mais rápido possível. LIGAS DE COBRE-NÍQUEL O níquel é o elemento de liga em maior quantidade (de 10 a 30%) apresentando uma resistência mecânica média e uma resistência à corrosão elevada. Reduz significativamente as condutividades térmica e elétrica. Estas ligas podem ser deformadas a frio ou a quente. Tanto a liga com 20 % de níquel como as ligas com 30% de níquel resistem bem a qualquer tipo de atmosfera, a águas industriais e salgadas, assim como a muitos ácidos minerais e orgânicos. São produzidos como tubos, barras e perfis forjados. LIGAS DE COBRE-NÍQUEL-ZINCO (ALPACA) Esta liga contém zinco (entre 17 a 27%) e níquel (entre 8 a 11%) como principais elementos de liga. Também é conhecida como alpaca. O níquel faz com que esta liga tenha uma aparência semelhante à da prata e aumenta tanto a resistência mecânica como à corrosão. Entretanto, algumas dessas ligas estão sujeitas a dezincificação, que é um ataque corrosivo preferencial que leva à oxidação e eliminação do zinco presente no latão, deixando- as suscetíveis a trincas quando submetidas à corrosão sob tensão. Esta liga apresenta boa ductilidade e excelente resistência ao desgaste por fricção.Também podem ser trabalháveis e encruadas quando submetidas a tratamento.

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