Materiais De Engenharia

Segundo Morris Cohen, conceituado cientista de materiais do não menos

conceituado Massachusetts Institute of Technology (MIT), materiais são

substâncias com propriedades que as tornam úteis na construção de máquinas,

estruturas, dispositivos e produtos. Em outras palavras, os materiais do

universo que o homem utiliza para “fazer coisas”.

Os materiais sólidos são freqüentemente classificados em três grupos

principais: materiais metálicos, materiais cerâmicos e materiais poliméricos

ou plásticos. Esta classificação é baseada na estrutura atômica e nas ligações

químicas predominantes em cada grupo. Um quarto grupo, que foi incorporado

nesta classificação nas últimas décadas, é o grupo dos materiais compósitos.

Em seguida, descreveremos brevemente os quatro grupos acima mencionados.

Materiais metálicos

Os materiais metálicos são normalmente combinações de elementos

metálicos. Eles apresentam um grande número de elétrons livres, isto é,

elétrons que não estão presos a um único átomo. Muitas das propriedades dos

metais são atribuídas a estes elétrons. Por exemplo, os metais são excelentes

condutores de eletricidade e calor e não são transparentes à luz. A superfície

dos metais, quando polida, reflete eficientemente a luz. Eles são resistentes

mas deformáveis. Por isto são muito utilizados em aplicações estruturais.

Entre os quatros grupos de materiais mencionados anteriormente, os

materiais metálicos, e em particular os aços, ocupam um lugar de destaque

devido à sua extensiva utilização. Cerca de 70 dos 92 elementos da tabela

periódica encontrados na natureza têm caráter metálico preponderante. Os

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metais mais tradicionais, tais como cobre, ouro e ferro são conhecidos e

utilizados há alguns milênios.

No período entre 5000 e 3000 a.C., ou seja, dois milênios após a introdução

da agricultura, surgiu uma série de invenções importantes. O homem

desenvolveu o forno de “alta temperatura”, onde ele aprendeu a fundir os

metais e a empregá-los para dominar os animais. Ele inventou o arado, a

carroça, as embarcações, a vela e a escrita. No início da era cristã o homem

conhecia sete metais: cobre, ouro, prata, chumbo, estanho, ferro e mercúrio.

Embora a civilização clássica da Grécia tenha explorado quase completamente

as possibilidades oferecidas pelos metais e outros materiais disponíveis

desde eras precedentes, na produção de cerâmicas, joalheria, esculturas e

arquitetura, eles pouco fizeram para inovar o campo dos materiais. O mesmo

pode-se dizer dos romanos, que adquiriram uma grande reputação como engenheiros.

Por outro lado, foram os romanos que disseminaram no seu vasto

império o ferro como material propulsor da economia.

Um fato importante ocorreu em Mainz (Alemanha), onde Johannes Gutenberg

(c.1397-1468) iniciou experiências com a fundição de tipos ou caracteres

metálicos (chumbo) durante a década de 1440. Por volta de 1445, ele e

seus colaboradores foram capazes de imprimir a “Bíblia de Gutenberg”. Sabemos

muito mais sobre os processos de produção de materiais no século

XVI do que em épocas anteriores, devido à imprensa.

Em 1540, o italiano Vannocio Biringuccio publicou sua obra clássica

De La Pirotechnia. No seu livro ele trata da fundição e conformação de

metais, além da fabricação de vidro e de pólvora.

Em 1556, foi publicada a obra também clássica de George Bauer (em

latim, Georgius Agricola), denominada De Re Metallica. Ele viveu nas regiões

da Boemia e Silésia e descreve detalhadamente no seu livro operações

de mineração e de fundição.

Outro avanço significativo na produção e utilização de materiais metálicos

ocorreu com a fabricação dos aços com teor de carbono mais baixo e no

estado líquido. Antes da década de 1860, o ferro maleável tinha sido sempre

consolidado em temperaturas abaixo de seu ponto de fusão. Isto levava inevitavelmente

à heterogeneidade na distribuição do carbono e ao aprisionamento

de escória e outras inclusões. Esta descoberta, feita por Henry Bessemer em

1856, permitiu a produção de aço em grande escala e inaugurou uma nova

fase na história da humanidade; a idade do aço. Quase todos os desenvolvimentos

do século XIX se dirigiram para a produção mais eficiente dos materiais

conhecidos há séculos.

14 CAPÍTULO 1

Até o século XIX praticamente nenhum uso dos materiais havia explorado

algo além de suas qualidades mecânicas e ópticas ou sua resistência à

corrosão.

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