Faculdade de Ciências e Tecnologia

Metalurgia Física e Metalografia

Código

1897

Unidade Orgânica

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Departamento

Departamento de Ciências dos Materiais

Créditos

6.0

Professor responsável

Rui Jorge Cordeiro Silva

Horas semanais

Total de horas

Língua de ensino

Português

Objectivos

Compreensão de estados e de evoluções microestruturais em materiais metálicos. Introdução às ligas metálicas clássicas (aços, ferros fundidos, latões, bronzes e ligas de estanho).

Pré-requisitos

Conhecimentos básicos de química (transformações de fase e reacções químicas), termodinâmica química (funções e variáveis termodinâmicas) e cristalografia (sistemas cristalinos, redes de Bravais e defeitos cristalinos).

Conteúdo

Introdução aos materiais metálicos:

metais puros e ligas; exemplos de ligas comerciais;
materiais vítreos e cristalinos (monocristalinos e policristalinos);
principais estruturas cristalinas em metais e ligas metálicas (revisão);
microestrutura (noção de grão, limite de grão e fases);
soluções sólidas (desordenadas e ordenadas); as super-redes ;
principais casos analisados: as fases beta e beta'''''''''''''''''''''''''''''''' dos latões.

Diagramas de equilíbrio de fases:

sistemas termodinâmicos abertos e fechados (revisão);
o equilíbrio químico e a regra das fases de Gibbs;
diagramas monários (diagramas P-T), binários e ternários ;
previsão de microestruturas de equilíbrio;
principais casos estudados: classificação e previsão de microestruturas em ligas de ouro (Au-Cu), cupro níqueis (Cu-Ni), ligas de prata (Ag-Cu), ligas de estanho (Sn-Pb) e ligas ferrosas ( aços e ferros-fundidos).
desvios composicionais e estruturais ao equilíbrio;
principais casos estudados: desvios composicionais e microestruturais na solidificação de ligas de latão (Cu-Zn) e os ‘diagramas de fases’ para os bronzes (Cu-Sn).;
diagramas de energia livre para sistemas binários.
casos exemplificados: explicação de diferenças composisionais nas ligas Fe-C, estáveis e metaestáveis.

Difusão atómica

1ª e 2ª lei de Fick,;
difusão intersticial e substitucional;
soluções típicas da 2ª lei de Fick ;
principais casos estudados: homogeneização de ligas metálicas, cementação ou descarboração em aços e a dopagem de bolachas de silício com boro.

Transformações de fase

noção de nucleação e crescimento; teoria da nucleação;
solidificação em metais puros e ligas: estruturas e defeitos de vazamento;
principais casos estudados: estruturas e defeitos de solidificação em ligas ferrosas;.
transformações de fase no estado sólido: transformações com e sem difusão
principal caso estudado: a transformação martensítica nos aços.
diagramas de transformação-temperatura-tempo :introdução aos diagramas TTT e sua determinação experimental;
principais casos exemplificados: diagramas TTT típicos de aços ao carbono ou de baixa liga.

Conteúdo das aulas práticas Aulas laboratoriais:

Demonstração das técnicas de polimento metalográfico
Realização de trabalhos práticos diversos*.
Aulas teórico-práticas:
Resolução de problemas relativos à matéria leccionada nas aulas teóricas.

Trabalhos práticos:

Crescimento de dendrites de prata: observação, com o auxílio de uma lupa estereoscópica, do desenvolvimento de uma estrutura dendrítica constituída por cristais de prata metálica precipitados sobre um substrato de cobre a partir de uma solução de nitrato de prata;
Curvas de arrefecimento de ligas binárias: determinação das curvas de arrefecimento (temperatura vs. tempo) de ligas binárias do sistema Pb-Sn, como forma de identificação da gama de composição das mesmas;
Preparação metalográfica de amostras metálicas: execução das etapas de corte, montagem metalográfica, desbaste grosseiro, polimento e observação da microestrutura de amostras metálicas (aços macios) como meio de identificação do material;
Observação metalográfica de amostras metálicas: identificação, mediante a observação, por microscopia óptica, da correspondente microestrutrura, de ligas do sistema Fe-C com composições químicas distintas e submetidas a tratamentos térmicos diferenciados.

(Existe uma página da no sistema Moodle, http://moodle.fct.unl.pt/)

Bibliografia

"Notas para apoio à disciplina de Metalurgia Física e Metalografia"; Rui Silva, FCT-UNL.
"Phase Transformations in Metals and Alloys", David A. Porter e K. E. Easterling, Van Nostrand Reihold (UK).
"Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais", Willian F. Smith, Mc-Graw-Hill de Portugal.
"Introdução à Metalurgia", Alan H. Cotrell, Ed. Gulbenkian.

Documentos da disciplina disponíveis no sistema Moodle.

Método de ensino

Semanalmente, a disciplina tem aulas teóricas, aulas teórico-práticas ou aulas laboratoriais.
Nas aulas teóricas a matéria é exposta em sala de aula, com a ajuda de transparências ou por PowerPoint quando necessário.
Nas aulas de teórico-práticas são resolvidos exercícios em sala de aula sobre a matéria leccionada nas aulas teóricas. Nas aulas de laboratório são realizados de laboratório relacionados com a matéria teórico-práctica.

Método de avaliação

O módulo de avaliação de conhecimentos é do tipo B (de acordo com o artigo 1º do Regulamento de avaliação da FCT-UNL): 3 mini-testes e 2 trabalhos de grupo com apresentação final de relatórios.
A frequência é obtida por avaliação positiva nos relatórios dos trabalhos práticos realizados. A nota da frequência (NR) é dada pela nota média dos 2 relatórios (R₁ e R₂):

NR=(R₁+R₂)/2 > 9,5

Dispensam de exame os alunos cuja com nota média nos testes (NT) seja maior ou igual a 9,5, não podendo ter nota inferior a 6,0 valores no 1º teste:

NT=(T₁+T₂+T₃)/3 > 9,5 com T₁,T₂,T₃> 6 em 20

A nota final (NF) da disciplina contabiliza 25% da nota nos relatórios (NR) dos trabalhos práticos + 75% da nota de exame ou da nota média dos mini-testes. Para serem contabilizadas, a nota em exame final ou a média nos testes deverá ser igual ou superior a 9,5 valores em 20.

NF=0,75 (NF ou NE) + 0,25 NR > 9,5 (NT ou NE)>9,5 e NR>9,5

Cursos

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