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Metais ferrosos vs. metais não ferrosos: Guia completo para iniciantes
A diferença física básica entre metais ferrosos e não ferrosos é o ferro. Os metais ferrosos têm ferro, enquanto os metais não ferrosos não têm. Nos metais ferrosos, o teor de ferro é elevado. Nos metais não ferrosos, o ferro é quase nulo.
Exemplos de Os metais ferrosos são:
- Aço
- Aço inoxidável
- Ferro fundido
- e ferro forjado.
Exemplos de metais não ferrosos:
- Alumínio
- Cobre
- Latão/Bronze
- Ouro, prata e platina
- Titânio
Esta distinção é importante porque a última coisa que quer fazer é selecionar o metal errado para o seu projeto. A sua escolha afecta a durabilidade, o desempenho e o custo ao longo de toda a vida útil.
O que são metais ferrosos?
Para começar, é preciso aprender que os metais ferrosos são todos os metais em que o ferro é o componente principal. O ferro representa mais de 50% do metal em peso. Este elevado teor de ferro confere a estes metais a sua força especial e as suas caraterísticas magnéticas.
Originalmente, a palavra “ferroso” vem da palavra latina “ferrum”, que significa ferro. É por isso que se escreve o símbolo químico do ferro como Fe em vez de I. Verá esta raiz latina utilizada em todos os livros de ciência e metalurgia que ler.
Propriedades importantes dos metais ferrosos
Em primeiro lugar, os metais ferrosos têm propriedades magnéticas. O teor de ferro provoca esta caraterística. É muito fácil atrair estes metais com ímanes. O campo magnético alinha facilmente os pequenos electrões de ferro. É por isso que se utiliza um íman para encontrar um pequeno prego na terra!
Em segundo lugar, verá que estes metais têm uma boa resistência e durabilidade. Obtém-se uma elevada resistência à tração. Esta resistência torna os metais ferrosos ideais para a construção civil, para as grandes pontes e para a maquinaria pesada que utilizamos nos nossos campos.
Em terceiro lugar, os metais ferrosos são mais pesados e mais densos do que os metais não ferrosos. O teor de ferro aumenta o peso do metal. Além disso, o elevado teor de carbono torna a maioria dos metais ferrosos vulneráveis à ferrugem.
Tipos comuns de metais ferrosos
Aço carbono
O aço macio contém um baixo teor de carbono, normalmente 0,05-0,25%. Este material é fácil de soldar, moldar e maquinar. Em seguida, deve selecionar o aço macio quando necessitar de material estrutural para fins gerais.
Muitas pessoas no Reddit perguntam: “O aço-carbono é mais forte do que o ferro puro?” Claro, é muito mais forte porque o carbono actua como uma cola que mantém os átomos de ferro no lugar.
Agora, dito tudo isto, uma pergunta comum no Quora é: “Porque é que o meu aço carbono enferruja tão depressa?” Consequentemente, deve lembrar-se que o aço carbono não tem a proteção do crómio como o aço inoxidável. Por fim, certifique-se de que aplica uma camada de óleo ou tinta para manter a humidade afastada do metal.
Aço de liga 4140, 4130, 4340
Por vezes, o aço-carbono normal não é suficiente para carros e aviões muito rápidos. Para resolver este problema, são adicionados elementos especiais como o crómio, o níquel e o manganês. Estes ingredientes alteram a personalidade do metal, tornando-o mais resistente ao calor de um motor a jato.
Grau 4140 tem crómio e molibdénio. Também possui um teor de carbono mais elevado, de cerca de 0.40%. O aço 4140 é a melhor escolha para veios e engrenagens.
Grau 4130 tem um pouco menos de carbono. Por este motivo, oferece uma boa capacidade de soldadura. É preferível para estruturas de aeronaves e gaiolas de proteção para carros de corrida, porque pode unir os tubos facilmente com um maçarico de soldadura.
Grau 4340 é muitas vezes chamado o rei, porque fornece a maior resistência entre os aços de liga comuns. Ao adicionar níquel à mistura, obtém-se uma excelente tenacidade e resistência ao desgaste. As pessoas no Reddit perguntam frequentemente: “O 4340 é melhor do que o 4140?” Claro, é muito mais resistente, mas certifique-se de que o 4340 é tratado termicamente de forma correta.
Aço inoxidável 304, 316
É preciso compreender que o aço inoxidável não é apenas ferro normal. Para o tornar “inoxidável”, é necessário adicionar Crómio.
O aço inoxidável deve conter pelo menos 10,5% de crómio. Além disso, se riscar o metal, o crómio reage novamente com o ar e “cura” a camada instantaneamente. É por isso que as suas colheres de aço inoxidável se mantêm brilhantes durante anos.
Grau 304
O grau 304 contém:
- 18% Crómio
- 8% Níquel
Por sua vez, obtém-se uma excelente resistência à corrosão, maleabilidade e soldabilidade. Muitas pessoas nos fóruns de melhoramento da casa perguntam: “Qual é o melhor aço para um lava-loiça de cozinha?” Claro, a resposta é quase sempre o aço de grau 304. É um aço que lida com sabão, água e calor sem qualquer problema.
Grau 316
Entretanto, por vezes o grau 304 não é suficiente. O Grau 316 adiciona um elemento especial chamado Molibdénio. Este ingrediente extra confere ao metal uma resistência superior à corrosão. Deve especificar o 316 para aplicações marítimas, processamento químico e até implantes médicos.
Tenha em atenção que deve utilizar sempre o 316 quando existem cloretos. O grau 304 pode ficar com pequenos buracos chamados “pitting” na água salgada, mas o grau 316 enfrenta muito melhor os cloretos e os ácidos.
Ferro fundido
Depois disso, o ferro fundido contém carbono 2-4%. Obtém-se assim um material que se funde bem para a fundição de formas complexas. O elevado teor de carbono torna o ferro fundido frágil em comparação com o aço, mas excelente para cargas de compressão.
O ferro fundido cinzento contém flocos de grafite que conferem boas propriedades de amortecimento. Pode encontrar este material em blocos de motores, bases de máquinas-ferramentas e tampas de esgotos.
O ferro dúctil oferece uma ductilidade melhorada através de um tratamento especial. Obtém-se propriedades mais próximas do aço, mantendo a capacidade de fundição. Este material é utilizado em tubos, peças para automóveis e peças para turbinas eólicas.
Ferro forjado
Entretanto, o ferro forjado contém muito pouco carbono, frequentemente menos de 0,08%. Trabalha-se com ferro quase puro misturado com inclusões fibrosas de escória.
As fibras de escória criam um aspeto de grão de madeira quando fracturadas. Obtém-se uma elevada ductilidade e tenacidade. O ferro forjado resiste melhor à fissuração por fadiga do que o aço. No entanto, a dureza e a resistência são sacrificadas em relação ao aço.
Aço para ferramentas
Por último, o aço para ferramentas representa os tipos de aço com elevado teor de carbono e de liga. Obtém-se valores de dureza superiores a 60 CDH após o tratamento térmico. Isto permite que as ferramentas mantenham as arestas afiadas sob grande tensão.
Os tipos de aço para ferramentas incluem aço de endurecimento por água, endurecimento por óleo, endurecimento por ar e aço de alta velocidade. A seleção é feita com base nos requisitos da sua aplicação. Os tipos de endurecimento por água custam menos mas fissuram mais facilmente.
O aço rápido contém tungsténio, molibdénio, crómio e vanádio. Obtém-se uma dureza vermelha, o que significa que o material permanece duro mesmo a altas temperaturas.
O que são metais não ferrosos?
Os metais não ferrosos representam materiais sem um teor significativo de ferro. Trabalha-se com metais que contêm menos de 1% de ferro ou nenhum ferro. Na sua forma elementar pura, todos os metais, exceto o ferro, são considerados não ferrosos.
A descoberta do cobre, por volta de 5000 a.C., pôs fim à Idade da Pedra e deu início à Idade do Cobre. Seguiu-se a Idade do Bronze, por volta de 3300 a.C., quando as pessoas aprenderam a fazer ligas de cobre com estanho.
Propriedades importantes dos metais não ferrosos
Em primeiro lugar, os metais não ferrosos resistem naturalmente à corrosão. Isto torna-os ideais para aplicações exteriores e marítimas.
Em segundo lugar, estes metais não são magnéticos. Pode utilizá-los perto de componentes electrónicos sensíveis sem interferências magnéticas. Isto revela-se útil para cablagens, componentes de computador e peças científicas.
Em terceiro lugar, os metais não ferrosos pesam geralmente menos do que os metais ferrosos. O alumínio pesa cerca de um terço do aço.
Tipos comuns de metais não ferrosos
Alumínio e ligas de alumínio
Para começar, o alumínio representa o metal não ferroso mais utilizado atualmente. O alumínio puro é macio, mas pode ser reforçado dramaticamente através da liga.
O tipo 6061 contém magnésio e silício. Obtém-se uma boa soldabilidade, formabilidade e resistência moderada. Depois disso, pode extrudir o 6061 em perfis complexos.
O grau 7075 incorpora zinco para uma resistência máxima. Sacrifica-se alguma resistência à corrosão para obter propriedades mecânicas superiores.
O alumínio forma naturalmente uma camada protetora de óxido. Evita a ferrugem mesmo em ambientes agressivos. O material aceita anodização para uma maior proteção contra a corrosão. Logo após a exposição ao ar, esta camada de óxido desenvolve-se automaticamente.
Cobre e ligas à base de cobre
Em seguida, o cobre oferece a melhor condutividade eléctrica de qualquer metal comum, exceto a prata. Obtém-se a condutividade 100% IACS em cobre puro.
O material apresenta uma cor laranja-avermelhada distinta. O cobre pode ser facilmente identificado pela visão. O cobre desenvolve uma pátina verde ao longo do tempo, quando exposto à atmosfera. Esta pátina protege contra a corrosão.
O cobre é altamente dúctil e maleável. O material aceita facilmente operações de conformação, dobragem e estiramento.
Latão
O latão é uma liga metálica. O latão combina cobre e zinco, geralmente 60-70% de cobre e 30-40% de zinco.
A adição de zinco é muito inteligente porque aumenta a resistência do metal e reduz o custo em comparação com a utilização de cobre puro.
Além disso, o latão pode ser facilmente maquinado na oficina. Este material é um dos preferidos dos maquinistas porque aceita muito bem as operações de roscagem, torneamento e fresagem. Deixa um excelente acabamento superficial, brilhante e profissional.
Bronze
Muitas pessoas ficam confusas e perguntam: “Senhor, é bronze é o mesmo que latão?” Enquanto o latão utiliza zinco, Bronze contém cobre ligado principalmente com estanho. Esta pequena alteração faz uma enorme diferença. Obtém-se um material que é ainda mais duro e resistente à corrosão do que o latão.
Chumbo
O chumbo é um tipo de metal muito diferente. É muito macio. É também muito denso e pesado, com um ponto de fusão muito baixo.
A melhor propriedade do chumbo é a sua elevada densidade. Esta densidade permite-lhe bloquear os raios X e a radiação gama de forma muito eficaz.
O chumbo funde-se a apenas 621°F. Por este motivo, pode facilmente fundir chumbo em moldes utilizando apenas equipamento básico. É muito mais fácil de fundir do que o aço ou o cobre.
Zinco
O zinco funciona principalmente como um revestimento protetor. Mergulhamos o aço num banho de zinco líquido. O zinco adere ao aço para evitar a ferrugem
O zinco tem um ponto de fusão baixo, de cerca de 787°F. Por conseguinte, a fundição injectada de zinco é utilizada para produzir formas complexas, como carburadores ou pequenos brinquedos, de forma muito económica.
Lata
O estanho metálico é muito especial porque tem baixa toxicidade.
TO aço revestido de estanho é utilizado para fabricar as “latas” que utilizamos para embalar alimentos. A fina camada de estanho impede que o ferro do aço entre em contacto com os alimentos. Sem o estanho, os nossos frutos e feijões enlatados teriam um sabor a metal e ficariam estragados pela ferrugem!
Titânio
O titânio é o rei dos metais não ferrosos: O titânio. Este é um metal de alto desempenho que os engenheiros adoram.
Além disso, o titânio forma instantaneamente uma “camada de óxido tenaz” quando entra em contacto com o ar. Esta camada é ainda melhor do que a do aço inoxidável.
No entanto, o titânio custa significativamente mais do que o aço ou o alumínio. O material é muito difícil de extrair da terra e muito difícil de maquinar na oficina.
Níquel
Consequentemente, o níquel pode ser utilizado como metal puro e como elemento de liga. Adiciona-se níquel ao aço para criar aço inoxidável e melhorar a resistência à corrosão. O níquel puro resiste a muitos produtos químicos corrosivos e a temperaturas elevadas.
As ligas de níquel podem enfrentar condições extremas. O Inconel contém níquel, crómio e ferro para motores a jato e reactores nucleares. Protege-se o aço da corrosão com o revestimento de níquel.
Ouro, Prata, Platina
O ouro apresenta uma excelente resistência à corrosão e nunca fica manchado. O ouro é utilizado em jóias, eletrónica e reservas monetárias.
A prata oferece a condutividade eléctrica e térmica mais elevada de todos os metais. Obtém-se o melhor desempenho para contactos eléctricos de alta corrente.
A platina resiste a temperaturas extremas e à corrosão. Encontra-se platina em conversores catalíticos, equipamento de laboratório e dispositivos médicos. O material custa mais do que o ouro, mas oferece uma boa resistência química.
Fabrico de metais ferrosos e não ferrosos
Usinagem CNC
Os metais ferrosos são geralmente mais difíceis de maquinar do que os metais não ferrosos. O desgaste das ferramentas aumenta ao cortar aço e ferro. É necessário utilizar ferramentas de cerâmica ou ferramentas de corte de metal duro para a maquinagem de produção, tais como fresa de topo de metal duro, brocas de metal duro
O latão com chumbo maquina melhor do que qualquer outro metal. Obtêm-se velocidades elevadas com excelentes acabamentos de superfície. As partículas de chumbo quebram as aparas e lubrificam a ferramenta de corte...
O alumínio é maquinado facilmente com ferramentas de aço rápido e de carboneto. A maquinação é mais rápida do que a maquinação em aço. No entanto, o material macio pode entupir as arestas de corte sem uma geometria de ferramenta e um fluido de corte adequados.
Ferramentas diamantadas, nomeadamente Fresas de topo PCD, Brocas PCDe Alargadores PCD, oferecem a solução perfeita para o processamento de alta precisão de metais não ferrosos.
Soldadura
Em seguida, a soldadura de aço é um processo bem conhecido. Pode escolher entre vários métodos, incluindo a soldadura por vareta, MIG, TIG e arco com núcleo fluxado. O material aceita prontamente estes processos com técnicas adequadas.
A soldadura de alumínio requer mais cuidados. É necessário remover a camada de óxido e utilizar uma proteção de gás inerte. Os processos TIG ou MIG com equipamento especializado são os melhores. A elevada condutividade térmica exige uma maior aplicação de calor do que o aço.
A soldadura de aço inoxidável requer atenção para evitar a depleção de crómio. Sem técnicas adequadas, corre-se o risco de sensibilização e de redução da resistência à corrosão. Os materiais de enchimento especiais e o controlo do calor mantêm as propriedades na zona de soldadura.
Conformação e modelação
Entretanto, o aço macio aceita a enformação a frio para raios de curvatura moderados. As chapas de aço podem ser estampadas, laminadas e enformadas por travagem. O material endurece durante a conformação, aumentando a resistência nas áreas dobradas.
As ligas de alumínio variam muito em termos de formabilidade. Obtêm-se excelentes resultados com as ligas 3003 e 5052. No entanto, o 7075 de alta resistência requer aquecimento para curvas severas. O material racha se for conformado com demasiada severidade à temperatura ambiente.
O cobre e o latão têm uma excelente forma a frio. É possível criar formas profundas e curvas apertadas. Estes materiais aceitam a fiação e outras operações de conformação especializadas. A elevada ductilidade evita fissuras durante a deformação severa.
Conclusão
Escolhe-se metais ferrosos quando se necessita de resistência e baixo custo para grandes estruturas. Escolhe-se os metais não ferrosos quando se necessita de proteção contra a ferrugem ou de leveza para a eletrónica. Compreender estes dois grupos ajuda-o a construir coisas que duram. Agora, pode olhar para qualquer metal e distinguir facilmente os metais ferrosos dos não ferrosos.
FAQs
1. Quais são os 5 metais não ferrosos?
- Alumínio
- Cobre
- Chumbo
- Níquel
- estanho, titânio e zinco
2. Diferença entre metais ferrosos e não ferrosos em forma de tabela
Características | Metais ferrosos | Metais não ferrosos |
Composição primária | Contêm ferro | Não contêm ferro |
Magnetismo | Magnético | Não magnético. |
RESISTÊNCIA À CORROSÃO | Propenso a enferrujar | Elevada resistência à ferrugem |
Peso | Geralmente pesado | Normalmente leve |
Resistência à tração | Muito elevado | Varia |
Condutividade | Inferior | Excelente |
Custo | Geralmente mais barato | Mais caro |
3: Como saber se um metal é ferroso ou não?
Aqui estão as quatro formas mais fiáveis de distinguir entre material ferroso e não ferroso:
- O teste do íman. É o método mais rápido
- Inspeção visual
- O teste da faísca
- Peso e som
