Metais na Construção Civil

Os metais desempenham um papel fundamental na engenharia e na arquitetura. Abaixo, apresentamos um estudo detalhado sobre suas propriedades, estruturas cristalinas, processos de corrosão e tratamentos térmicos.

1. Metais mais utilizados na construção civil

O aço e o alumínio são os metais mais utilizados na construção civil. Os processos mais comuns para a obtenção de um metal a partir do minério são a trituração, a levigação e a calcinação.

2. Estruturas Cristalinas dos Metais

A respeito das estruturas cristalinas, analise as seguintes afirmações:

• (V) As propriedades de alguns metais estão diretamente associadas às suas estruturas cristalinas.
• (V) As estruturas mais comuns entre os metais são a cúbica de corpo centrado, a cúbica de face centrada e a hexagonal compacta.
• (V) O fator de empacotamento de uma estrutura cristalina interfere diretamente nas características e propriedades de um material.
• (F) Os metais não se cristalizam no sistema hexagonal simples devido ao seu baixo fator de empacotamento.

3. Corrosão Metálica

A corrosão é um processo de extrema importância, pois representa o prejuízo relacionado à deterioração dos materiais em indústrias e na construção civil. Para que o processo ocorra, é necessário o contato do material com um meio corrosivo e a existência de uma diferença de potencial para movimentar as partículas elétricas.

Principais tipos de corrosão:

• Corrosão por pitting (pites) e alvéolo: a diferença entre elas está na dimensão da região deteriorada, embora ambas sejam localizadas.
• Corrosão galvânica: ocorre na presença de água quando há contato entre metais diferentes.
• Corrosão eletroquímica: necessita de um meio aquoso líquido para ocorrer. Forma uma pilha ou célula de corrosão, com elétrons circulando na superfície metálica, composta por:
  • Área anódica: onde ocorre a oxidação (perda de elétrons).
  • Área catódica: onde ocorre a redução (ganho de elétrons).
  • Eletrólito: meio condutor (água com ácidos e bases).
  • Ligação elétrica: conexão entre as áreas catódica e anódica.
• Corrosão química: também conhecida como corrosão seca, ocorre em altas temperaturas pela interação direta do metal com o meio corrosivo.

4. Propriedades dos Materiais

• Elasticidade: capacidade do material de retornar à sua forma de origem após a aplicação de um esforço.
• Durabilidade: capacidade do material de se conservar com o passar do tempo.
• Dureza: resistência do material ao ser riscado.
• Ductilidade: capacidade do material de se transformar em fios sem se romper.
• Maleabilidade: capacidade de os materiais se transformarem em lâminas sem se romperem.
• Desgaste: perda da qualidade ou das dimensões com o uso contínuo.
• Resiliência: capacidade do material de absorver energia até a deformação elástica.
• Tenacidade: capacidade do material de absorver energia até a sua fratura.
• Boa condutividade elétrica: característica marcante do cobre e do alumínio.

5. Ensaios Tecnológicos

Os ensaios servem para testar a qualidade dos materiais e podem ser classificados em:

• Físicos: aderência, permeabilidade, condutividade acústica e térmica, dureza, densidade e dilatação térmica.
• Químicos: composição química e resistência ao ataque de agentes agressivos.
• Mecânicos: estáticos, dinâmicos ou de fadiga.

6. Metalurgia do Ferro e do Aço

• Ferro-gusa: principal matéria-prima do aço. É um material duro e quebradiço, composto de ferro, silício e carbono. Sua fabricação mais conhecida é pelo alto-forno, que derrete o minério de ferro para transformá-lo em gusa líquido. Além do gusa, o processo gera a escória (usada na fabricação de cimento) e os gases de topo.
• Aço: usado nas indústrias automobilística, naval, bélica e na construção civil. É fabricado a partir do ferro-gusa, processo no qual se retira o carbono e as impurezas do gusa, aumentando-se a temperatura do ferro líquido.

7. Teste de Dureza e Tratamentos Térmicos

• Teste de dureza: avalia a resistência do material a uma deformação plástica, ao risco ou à abrasão. Assim, quanto maior a dureza, maior a resistência do material.
• Tratamento térmico: altera a resistência do aço por meio de aquecimento e resfriamento:
  • Têmpera: obtenção da martensita, que aumenta a dureza e a resistência, porém torna o material mais frágil.
  • Normalização: alivia as tensões internas, tornando o aço mais macio e menos quebradiço.
  • Recozimento: reaquecimento do metal, diminuindo a dureza e a resistência, e aumentando a ductilidade.
  • Revenimento: realizado em temperatura baixa para corrigir a excessiva dureza e fragilidade.