Quando se trata de metais, o que vem à mente?
Quando se trata de metais, as pessoas costumam pensar em joias brilhantes ou em panelas e frigideiras brilhantes. No entanto, poucas pessoas associam os metais à cor preta. No entanto, o “black metal” é na verdade uma grande categoria de metais.
O termo “preto” pode facilmente levar as pessoas a acreditar que os metais ferrosos devem ser pretos e os metais não ferrosos devem ser coloridos. Essa crença leva muitas pessoas a pensar que o ferro branco prateado, o cromo e o manganês cinza prateado não podem ser considerados metais “pretos”.
No entanto, o ferro, o cromo, o manganês e suas ligas estão, na verdade, incluídos na categoria de metais ferrosos. Na indústria, esses metais são chamados coletivamente de metais ferrosos.
Na realidade, o ferro puro e o cromo são branco-prateados, enquanto o manganês é cinza-prateado. A superfície do aço é geralmente coberta por uma camada de Fe preto3Ó4o que, juntamente com o fato de o manganês e o cromo serem usados principalmente para produzir aço-liga preto, pode dar a impressão de que esses metais são “pretos”.
O que é metal?
Os metais são um grupo de substâncias caracterizadas por seu brilho, boa condutividade, condutividade térmica, fortes propriedades mecânicas e coeficiente de resistência de temperatura positivo. Existem um total de 86 tipos de metais no mundo.
As pessoas geralmente categorizam os metais em dois grupos: metais ferrosos e metais não ferrosos, com base em sua cor, propriedades e outras características distintivas.
O que é metal ferroso?
Os metais ferrosos consistem principalmente em ferro, cromo, manganês e suas ligas, como aço, ferro-gusa, ferroliga, ferro fundido, etc. Aço e ferro-gusa são ligas à base de ferro com carbono como principal elemento de adição e são coletivamente denominadas ligas ferro-carbono.
O ferro-gusa é produzido pela fundição de minério de ferro em alto-forno e é usado principalmente na fabricação de aço e peças fundidas.
O ferro fundido, com teor de carbono superior a 2,11%, pode ser obtido pela fusão do ferro-gusa em um forno. O ferro fundido líquido pode então ser fundido em peças fundidas, chamadas de peças fundidas de ferro.
Ferroliga é uma liga composta por ferro e elementos como silício, manganês, cromo, titânio, etc. É uma das matérias-primas para a siderurgia e serve como desoxidante e aditivo de elementos de liga.
Uma liga de ferro-carbono com teor de carbono inferior a 2,11% é chamada de aço, que é produzida pela fusão do ferro-gusa usado na fabricação de aço em um forno siderúrgico de acordo com um determinado processo. Os produtos siderúrgicos incluem lingotes, tarugos de fundição contínua e fundição direta em diversas peças fundidas de aço.
Geralmente, o termo “aço” refere-se ao ferro que foi laminado em várias formas de aço. Apesar de existirem apenas algumas minas de metais ferrosos, cada mina produz uma grande produção, resultando numa produção total de metais ferrosos que representa 95% da produção mundial de metais!
Ferro, cromo e manganês são as principais matérias-primas para a fundição de ferro e aço, que desempenham um papel crucial na economia nacional e servem como um importante indicador da força de um país.
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O que é metal não ferroso?
Definição de metais não ferrosos
Metais não ferrosos, também chamados de metais não ferrosos em sentido estrito, incluem todos os metais, exceto ferro, manganês e cromo. Num sentido mais amplo, os metais não ferrosos também abrangem ligas não ferrosas, como cobre, estanho, chumbo, zinco, alumínio, latão, bronze, ligas de alumínio e ligas de rolamentos.
Uma liga não ferrosa é uma liga composta de um metal não ferroso como componente primário (geralmente representando mais de 50%) e um ou vários outros elementos. Na indústria, também são utilizados metais como cromo, níquel, manganês, molibdênio, cobalto, vanádio, tungstênio e titânio.
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Esses metais são usados principalmente como aditivos de liga para melhorar o desempenho de outros metais. Tungstênio, titânio, molibdênio e outros metais são usados principalmente para fabricar ligas duras para ferramentas de corte. Esses metais não ferrosos são chamados de metais industriais.
Os metais não ferrosos podem ser divididos em metais pesados (como cobre, chumbo e zinco), metais leves (como alumínio e magnésio), metais preciosos (como ouro, prata e platina) e metais raros (como tungstênio, molibdênio, germânio, lítio, lantânio e urânio).
Em 1958, a China classificou o ferro, o cromo e o manganês como metais ferrosos e os 64 metais restantes como metais não ferrosos. Esses 64 metais não ferrosos incluem alumínio, magnésio, potássio, sódio, cálcio, estrôncio, bário, cobre, chumbo, zinco, estanho, cobalto, níquel, antimônio, mercúrio, cádmio, bismuto, ouro, prata, platina, rutênio, ródio, paládio , ósmio, irídio, berílio, lítio, rubídio, césio, titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo, tungstênio, molibdênio, gálio, índio, tálio, germânio, rênio, lantânio, cério, praseodímio, neodímio, samário, európio , gadolínio, térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio, escândio, ítrio e tório.
Em comparação com metais puros, as ligas não ferrosas geralmente apresentam maior resistência e dureza, maior resistência, menor coeficiente de resistência de temperatura e boas propriedades mecânicas gerais. Ligas não ferrosas comuns incluem liga de alumínio, liga de cobre, liga de magnésio, liga de níquel, liga de estanho, liga de tântalo, liga de titânio, liga de zinco, liga de molibdênio, liga de zircônio, etc.
Devido ao papel crucial que os metais raros desempenham na indústria moderna, são por vezes separados dos metais não ferrosos e classificados numa categoria separada, resultando em três categorias principais de metais: metais ferrosos, metais não ferrosos e metais raros.
Em comparação com os metais ferrosos, os metais não ferrosos têm uma variedade muito maior e há muito mais áreas de mineração para metais não ferrosos.
Hoje, os metais não ferrosos e suas ligas tornaram-se materiais estruturais e funcionais essenciais em vários setores, incluindo fabricação de máquinas, construção, eletrônica, aeroespacial e utilização de energia nuclear.
Classificação de metais não ferrosos
Em aplicações práticas, os metais não ferrosos são geralmente divididos em 5 categorias:
- Metais leves: Sua densidade é inferior a 4.500 kg/m3 (0,53-4,5 g/cm3), como alumínio, magnésio, potássio, sódio, cálcio, estrôncio e bário.
- Metais pesados: Sua densidade é superior a 4.500 kg/m3 (4,5 g/cm3), como cobre, níquel, cobalto, chumbo, zinco, estanho, antimônio, bismuto, cádmio e mercúrio.
- Metais nobres: Eles são mais caros que os metais comuns, têm baixa abundância na crosta terrestre, são difíceis de purificar e possuem propriedades químicas estáveis, como ouro, prata e metais do grupo da platina.
- Semimetais: Eles têm propriedades que ficam entre metais e não metais, como silício, selênio, telúrio, arsênico e boro.
- Metais raros: Esta categoria inclui metais leves raros, como lítio, rubídio e césio; metais raros e refratários, como titânio, zircônio, molibdênio e tungstênio; metais raros dispersos, como gálio, índio e germânio; metais de terras raras, como escândio, ítrio e lantanídeos; e metais radioativos, como rádio, frâncio, polônio, urânio, tório e elementos da série A.
Metais Ferrosos vs Não Ferrosos (Diferença entre metais ferrosos e metais não ferrosos)
À primeira vista, a distinção entre metais ferrosos e não ferrosos é simples. Os metais ferrosos contêm ferro, enquanto os metais não ferrosos não.
No entanto, existem mais diferenças além desta simples definição em preto e branco. A composição e aplicações de metais ferrosos e não ferrosos variam muito.
Durabilidade prometida de metal ferroso:
Os metais ferrosos incluem o ferro e muitas formas de aço, que são materiais amplamente utilizados. Devido à sua durabilidade, os metais ferrosos são comumente utilizados para construção, tubulação e produção de ferramentas.
No entanto, só porque são fortes não significa que lhes falte versatilidade. O aço, por exemplo, é uma combinação de ferro e carbono, mas ajustando a proporção destes componentes ou adicionando outros materiais, o aço pode ser transformado em qualquer coisa, desde robustas vigas de aço usadas em edifícios altos até reluzentes peças fundidas de aço inoxidável.
Exemplos de metais ferrosos incluem:
- Aço leve – para fins gerais de engenharia e arquitetura
- Aço Carbono – para criar ferramentas
- Aço Inoxidável – Metal ferroso que resiste à ferrugem devido à presença de cromo
- Ferro fundido – para motores de veículos, tampas de furos de ferramentas e aplicações de cozinha
- Ferro forjado – comumente usado para portões e cercas
Metais não ferrosos garantem flexibilidade:
Os metais não ferrosos têm uma infinidade de utilizações, com sua versatilidade e propriedades únicas tornando-os ideais para uma ampla gama de aplicações em vários setores.
Por exemplo, o cobre e o alumínio têm a capacidade de conduzir calor e eletricidade, enquanto muitos metais não ferrosos constituem os componentes principais da maioria dos smartphones.
Além disso, metais como ouro e prata têm sido usados para fins ornamentais há milhares de anos.
Uma das principais vantagens dos metais não ferrosos é que eles são inerentemente resistentes à corrosão e ao magnetismo, o que os torna uma escolha popular para muitas aplicações.
Exemplos de metais não ferrosos incluem:
- Chumbo – para tubulações, combustíveis, tintas e baterias
- Cobre – para fiação, aparelhos elétricos e veículos
- Prata – usada para criar joias, talheres, contatos elétricos e espelhos
- Alumínio – para veículos, eletrodomésticos, linhas de energia e embalagens de alimentos
- Latão – para parafusos, lâmpadas, maçanetas e acessórios de banheira e pia
- Ouro – uso médico, para computadores, eletrônicos e joias
Principais diferenças:
As principais diferenças entre metais ferrosos e não ferrosos são o custo e a acessibilidade. Metais ferrosos, como carbono e ferro, são abundantes em seus elementos básicos, o que os torna fáceis de obter e relativamente baratos.
Por outro lado, os metais não ferrosos como o ouro e a prata são escassos e, devido à sua utilização generalizada, tendem a ser mais caros. É por isso que são frequentemente chamados de “metais preciosos”.
Embrulhe isso
Os metais têm desempenhado um papel crucial no desenvolvimento da sociedade humana, uma vez que têm sido fundamentais em muitas das principais transições na história da humanidade. A Idade do Bronze e a Idade do Ferro, que se seguiram à Idade da Pedra, são exemplos de como os materiais metálicos moldaram a sociedade humana.
Após a Segunda Guerra Mundial, o avanço da ciência e da tecnologia levou ao desenvolvimento de novos materiais metálicos, como ferro dúctil, liga de ferro fundido, liga de aço, aço resistente ao calor, aço inoxidável, liga de níquel, liga de titânio e metal duro, que desde então foram aplicados na produção prática.
Nos tempos modernos, a pesquisa e o desenvolvimento de materiais metálicos expandiram-se para além do domínio tradicional do metal puro e das ligas puras. Com o avanço da teoria básica e da tecnologia, novos materiais metálicos surgiram, incluindo materiais estruturais de alta temperatura, como nano metais, ligas de alta/média entropia, cristais colunares solidificados direcionalmente, ligas de cristal único, compósitos de matriz metálica e ligas com memória de forma.
Os materiais metálicos tornaram-se uma base essencial para o desenvolvimento da sociedade humana. A modernização agrícola, a modernização industrial, a defesa nacional e o progresso científico e tecnológico são todos apoiados por materiais metálicos, desde ferramentas agrícolas e peças mecânicas, até armas sofisticadas como aeronaves, mísseis, flechas de fogo, satélites, submarinos nucleares, bem como componentes ou peças necessário para tecnologias de ponta como energia atômica, televisão, comunicações, radar e computadores eletrônicos.
Actualmente, muitos países em todo o mundo, especialmente aqueles com indústrias desenvolvidas, estão a competir para desenvolver as suas indústrias metálicas e de metais não ferrosos e aumentar as suas reservas estratégicas de metais.
Em conclusão, os materiais metálicos são materiais básicos cruciais e recursos estratégicos importantes para a economia nacional, a vida quotidiana, a indústria de defesa e o progresso científico e tecnológico.
