Metais na engenharia civil

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1. Introdução

Entende-se por metal, do ponto de vista tecnológico, um elemento químico que existe como cristal ou agregado de cristais, no estado sólido, caracterizado pelas seguintes propriedades: alta dureza, grande resistência mecânica, elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura), relativamente alta condutibilidade térmica e elétrica.
Constituem os metais um dos grupos maisimportante entre os materiais de construção, mercê das propriedades acima enumeradas que os fazem aptos a um sem-número de empregos do campo da Engenharia.
Acresce ainda que a possibilidade da obtenção das ligas metálicas, melhorando certas propriedades, fez alongar ainda mais o seu campo de aplicação.
O metal mais importante, ainda hoje, é o ferro, seguido pelo cobre, alumínio, chumbo ezinco.
A utilização dos metais foi um dos fatos mais importantes na historia da humanidade.

2. Ligas Metálicas e Estrutura Cristalina dos Metais

2.1 Ligas Metálicas

A tecnologia moderna não usa mais metais em estado puro, mas ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa, entre outras coisas, reduzir os custos de produção.
Em geral os metais puros nãopossuem todas as qualidades necessárias para determinadas utilizações, daí a pesquisa para a produção de novas ligas, denominadas ligas metálicas.
Consideram-se ligas metálicas os materiais formados por dois ou mais elementos em que o elemento em maior quantidade é um metal.
É interessante constatar que as ligas metálicas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam, comodiminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, da resistência, etc.
Os elementos que entram na composição de uma liga metálica podem ser classificados em:

Solvente: é constituído pelo elemento em maior quantidade, no qual vão ser dissolvidos os elementos da liga.

Soluto: é constituído pelos elementos que serão dissolvidos para formarem a liga.
Exemplo: Uma liga de alumínio com 12%de silício, o alumínio (metal) é o solvente e o silício (semi metal) é o soluto.

3.2 Estruturas Cristalinas dos Metais

3.3.1 Definição de Cristal

Sólidos cristalinos: Uma substância pode ser considerada cristalina quando os átomos (ou moléculas) que a constitui estão dispostos segundo uma rede tridimensional bem definida e que é repetida por milhões de vezes. (Ordem de longoalcance) Exemplos: Todos os metais e a maior parte das cerâmicas.
Sólidos amorfos ou não-cristalinos: Em geral, não apresentam regularidade na distribuição dos átomos e podem ser considerados como líquidos extremamente viscosos. Exemplos: Vidro, piche e vários polímeros.

3.3.2 Reticulados cristalinos

Os metais, ao se solidificarem, cristalizam-se, ou seja, os seus átomos que, noestado gasoso ou líquido, estavam se movimentando a esmo, localizam-se em posições relativamente definidas e ordenadas, que se repetem em três dimensões e que formam uma figura geométrica regular, chamada de cristal.
Considerando apenas um determinado grupo de átomos e estudando o agrupamento
atômico resultante da solidificação, tem-se uma figura geométrica de forma regular que é chamada decélula unitária ou célula cristalina unitária da estrutura.
O modelo de cristalização pode ser visualizado ao admitir-se o que acontece quando um metal solidifica, por exemplo, no interior de um recipiente. As primeiras células unitárias que se formam em pontos diferentes, crescem geralmente pela absorção de outras, até se encontrarem formando um contorno irregular que delimita uma área onde estãocompreendidas milhares daquelas pequenas células (figura 1).
Um conjunto de células unitárias forma um cristal com contornos geométricos, o qual, ao adquirir os contornos irregulares, devido aos pontos de contato de cada conjunto, passa a chamar-se grão. Esses grãos são ligados entre si por uma película que não é mais considerada cristalina (figura 2).

Figura [ 1 ]

Figura [ 2 ]

Em...
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