COMO O METAL DE AQUECIMENTO AFETA SUAS PROPRIEDADES

COMO O METAL DE AQUECIMENTO AFETA SUAS PROPRIEDADES

As propriedades elétricas, magnéticas e estruturais dos metais podem ser alteradas através do calor. Como as aplicações do metal são variadas, ambientes diferentes priorizam qualidades diferentes. Por exemplo, em aplicações de engenharia, a tenacidade é desejada; Em aplicações elétricas, baixa resistividade elétrica é importante.

Existem várias maneiras de aquecer o metal que são comumente usadas para transformar essas propriedades. A temperatura à qual o metal é aquecido e a taxa de resfriamento são cuidadosamente controladas para alcançar o resultado desejado.

O efeito do calor no metalmetal de aquecimento

Estas são as maneiras mais importantes pelas quais os metais são transformados através do calor:

Resistência elétrica

A resistência elétrica é a medida de quão fortemente o metal impede a passagem da corrente elétrica. À medida que os elétrons passam pelo metal, eles se espalham ao colidirem com a estrutura metálica. Quando o metal é aquecido, os elétrons absorvem mais energia e se movem mais rápido. Isto leva a mais dispersão, aumentando assim a quantidade de resistência. Os termômetros realmente usam a mudança na resistência elétrica em um pedaço de arame para medir a temperatura.

Expansão térmica

Metal expande quando aquecido. Comprimento, área de superfície e volume aumentará com a temperatura. O termo científico para isso é expansão térmica. O grau de expansão térmica varia com os diferentes tipos de metal. A expansão térmica ocorre porque o calor aumenta as vibrações dos átomos no metal. Contabilizar a expansão térmica é essencial ao projetar estruturas metálicas. Um exemplo cotidiano seria o projeto de tubulações domésticas, que devem acomodar a expansão e a contração conforme as estações mudam.

Estrutura

Metais são compostos de uma estrutura simétrica de átomos conhecida como um alótropo. O aquecimento do metal deslocará os átomos de sua posição e os átomos deslocados formarão uma nova estrutura. Este processo é conhecido como transformação de fase alotrópica. A transformação da fase alotrópica altera a dureza, força e ductilidade do metal. A transformação de fase alotrópica mais importante é submetida ao ferro. Quando o ferro é aquecido acima de 1.674 graus Fahrenheit ele é capaz de absorver mais carbono, que é um ingrediente que aumentará a dureza de qualquer produto de aço. Este efeito desejado é usado em vários tipos de aço com alto teor de carbono (acima de 0,50 carbono) – Exemplo: aço para ferramentas

Magnetismo

Existem três metais com propriedades magnéticas: ferro, níquel e cobalto. Eles são conhecidos como metais ferromagnéticos. Aquecer esses metais reduzirá sua magnetização ao ponto em que o magnetismo é completamente erradicado. A temperatura em que isso ocorre é conhecida como a temperatura de Curie. Para o níquel, esta temperatura é de 626 graus Fahrenheit; para cobalto é 2.012 graus Fahrenheit; e para o ferro é 1.418 graus Fahrenheit.

Tratamento térmico

O tratamento térmico é um processo projetado para alterar as propriedades do metal para melhor se adequar ao uso pretendido. Os principais tipos de tratamento térmico são recozimento, normalização, endurecimento e revenimento.

anelamento

Recozimento é freqüentemente usado para amaciar metais, incluindo ferro, aço, cobre, latão e prata. O processo envolve aquecer o metal a uma temperatura específica, permitindo que ele esfrie lentamente a uma taxa controlada. O recozimento altera as propriedades físicas e químicas do metal para aumentar a ductilidade e reduzir a dureza. Isso facilita a modelagem, estampagem ou processos de moldagem e permite que o metal seja cortado com mais facilidade. O recozimento também melhora a condutividade elétrica.

Normalizando

A normalização (normalmente referida como normalizada) é aplicada às ligas para proporcionar uniformidade no tamanho e composição dos grãos. O metal é aquecido a uma temperatura predefinida e depois arrefecido por ar. O metal resultante é livre de impurezas indesejáveis ​​e exibe maior resistência e dureza. Normalmente, a normalização é usada para produzir um aço mais duro e mais resistente, embora um menos dócil do que o produzido pelo recozimento. Normalmente, o processo de normalização é executado em materiais que serão submetidos à usinagem, porque o processo melhorou esse atributo.

Endurecimento

O endurecimento é aplicado ao aço e outras ligas para melhorar suas propriedades mecânicas. Durante o endurecimento, o metal é aquecido a uma temperatura elevada e esta temperatura é mantida até que uma proporção de carbono seja dissolvida. Em seguida, o metal é extinto, o que envolve o resfriamento rápido em óleo ou água. O endurecimento produzirá uma liga com alta resistência e resistência ao desgaste. No entanto, o endurecimento também aumenta a fragilidade e não é adequado para aplicações de engenharia. Quando houver a necessidade de ter a superfície do componente dura o suficiente para resistir ao desgaste e à erosão, ao mesmo tempo em que mantém a ductilidade e tenacidade para resistir ao impacto e à carga de choque, o endurecimento da superfície será usado.

Temperamento

A têmpera é aplicada ao aço onde a ductilidade é desejada. O aço não temperado é muito duro, mas muito frágil para a maioria das aplicações práticas. A têmpera é um processo de tratamento térmico a baixa temperatura normalmente realizado após o endurecimento (endurecimento neutro, duplo endurecimento, cementação atmosférica, carbonitretação ou endurecimento por indução) para atingir a relação dureza / resistência desejada. O processo envolve aquecer o aço a uma temperatura mais baixa para reduzir parte do excesso de dureza. O metal é então deixado esfriar em ar parado, o que resulta em um aço mais resistente e menos quebradiço.