O que são metais para a engenharia de materiais?

Você já se perguntou o que são metais?

Metais são uma classe de materiais constituídos principalmente de um ou mais elementos metálicos (tais como Ferro, Cobre, Ouro, Alumínio, Estanho) que se conectam majoritariamente por ligações metálicas. Pode haver também a presença de elementos não-metálicos (como Carbono, Nitrogênio e Oxigênio), porém em menores quantidades. A grande maioria dos metais apresentam uma estrutura cristalina bem definida com exceção de alguns tipos especiais como os vidros metálicos e quasicristais.

Os metais costumam apresentar ótima condutividade elétrica e térmica, ótima resistência mecânica, elevada tenacidade à fratura e soldabilidade, além de uma considerável maleabilidade e ductilidade.

Outra propriedade muito importante dos metais é a sua alta reciclabilidade, visto que teoricamente podem ser completamente reciclados, economizando energia, dinheiro e matéria prima. Em nosso país, basicamente 100% das latas de alumínio passam por processo de reciclagem, dando ao Brasil o título de maior reciclador deste material, em todo o mundo. Além disso, ao contrário do papel, metais podem ser reciclados infinitas vezes.

Apesar das muitas vantagens, a aplicação de materiais metálicos também podem apresentar desvantagens a depender das aplicações dos mesmos. Algumas dessas inconveniências podem levar a falhas graves no material ou impossibilidades de uso para certas finalidades. Alguns exemplos dessas desvantagens são:

• Custo, visto que metais tendem a ter um custo mais elevado comparado com outros materiais como madeira ou concreto, e esse custo tende a subir proporcionalmente as propriedades do material metálico.

• Densidade, uma vez que metais tendem a ter uma densidade elevada por causa de sua estrutura compacta, podendo trazer desvantagens econômicas no seu uso, como no setor automobilístico onde muitas peças metálicas estão sendo substituídas por polímeros, pois o peso final do produto está diretamente relacionado aos gastos com combustível.

• Corrosão, é um processo natural que leva a deterioração do material por meio de reações de oxirredução, convertendo-o em uma forma termodinamicamente mais estável. A corrosão pode ocorrer similarmente em polímeros e cerâmicas, entretanto costuma ser um processo mais agressivo nos metais. A maioria dos metais sofre corrosão na CNTP (exceto alguns metais nobres como Ouro e platina, que só sofrem corrosão em condições especiais), não obstante, alguns metais como o Alumínio têm a capacidade de criar uma camada passivadora que impede que a corrosão progrida. Infelizmente grande parte dos metais mais usados, como o aço comum, sofrem corrosão com muita facilidade e de forma contínua. Levantamentos apontam que 30% da produção de aço no mundo destinam-se à reposição de estruturas, equipamentos e instalações metálicas deterioradas pela oxidação, levando a prejuízos da ordem de Bilhões todos os anos.

• Fadiga é um fenômeno que pode ocorrer em materiais que sofrem tensões dinâmicas e oscilantes; nessas condições, é possível que uma falha ocorra em níveis de tensão consideravelmente menores do que o limite de resistência a tração ou o limite de escoamento do material para cargas estáticas. O processo da fadiga ocorre por meio da iniciação de propagação de trincas ao longo do tempo. A fadiga apresenta uma natureza frágil mesmo nos metais comumente mais dúcteis, e a mesma é responsável por cerca de 90% de todas as falhas individuais em metais.

Outros motivadores de falhas comuns em metais que podem ser citados são: fluência, encruamento, incrustação, bleeding, fragilização por hidrogênio, etc....

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