Na fabricação e no projeto, escolher o material certo é essencial — isso afeta diretamente o desempenho e a durabilidade de um produto. Os materiais metálicos, em particular, oferecem uma ampla gama de características e são utilizados em tudo, desde produtos industriais e edifícios até componentes mecânicos.

Este artigo fornece uma visão clara sobre o que são os materiais metálicos, os tipos de metais ferrosos e não ferrosos, suas propriedades-chave (resistência, dureza, tenacidade, gravidade específica), bem como métodos básicos de processamento e pontos a considerar na seleção de materiais. Ele foi elaborado para engenheiros e projetistas que desejam uma compreensão sólida e estruturada dos materiais metálicos.

O que são Materiais Metálicos?

Os materiais metálicos são aqueles cujos principais componentes são elementos metálicos. Eles são divididos grosso modo em metais ferrosos e não ferrosos e são amplamente utilizados em produtos do dia a dia e equipamentos industriais. Os metais são conhecidos por seu brilho, alta condutividade elétrica e térmica, além de excelente trabalhabilidade, como ductilidade e maleabilidade. Quando ligados com outros elementos, suas propriedades podem ser ainda mais aprimoradas e diversificadas.

Metais Ferrosos

Os metais ferrosos são ligas à base de ferro (Fe) com teor controlado de carbono. Sua dureza e resistência variam conforme o nível de carbono. As principais categorias incluem:

• Aços carbono (graus SS, SC) utilizados em estruturas e peças automotivas
• Aços inoxidáveis (graus SUS) conhecidos por sua alta resistência à corrosão
• Aços-liga (graus SKH, SKD) utilizados para ferramentas de corte e matrizes
• Ferro fundido, valorizados por sua excelente fundibilidade

Os metais ferrosos oferecem uma combinação equilibrada de resistência e trabalhabilidade, tornando-os amplamente aplicáveis em diversas indústrias.

Metais Não Ferrosos

Os metais não ferrosos são metais e ligas que não possuem ferro como componente principal. Embora geralmente sejam mais caros, muitos apresentam vantagens como baixo peso, excelente condutividade, resistência à corrosão e propriedades não magnéticas.
Exemplos comuns incluem:

• Alumínio – leve, utilizado em aeronaves e automóveis
• Cobre – altamente condutor
• Titânio – fortes e resistentes à corrosão
• Ouro e prata – amplamente utilizado em eletrônicos e itens decorativos
• Latão e bronze – materiais de liga populares

Esses materiais desempenham papéis importantes em aplicações especializadas.

Principais Propriedades dos Materiais Metálicos

As propriedades dos materiais metálicos determinam como eles se comportam no projeto mecânico e no processamento, influenciando sua adequação para diferentes aplicações. Cada metal possui características próprias, e melhorar uma propriedade frequentemente leva a compromissos em outras. Compreender essas relações é essencial para selecionar o material correto.

As quatro principais propriedades comumente usadas para descrever o comportamento dos metais são resistência, dureza, tenacidade e gravidade específica.

Resistência

A resistência é a capacidade de um material suportar forças externas. Ela é frequentemente descrita como “durabilidade” e é tipicamente avaliada pela resistência à tração, a carga máxima que um material pode suportar sem se romper.

Embora os materiais sofram diversos tipos de forças — compressão, cisalhamento, flexão — essas podem ser rastreadas até forças de tração em nível microscópico. Por essa razão, a resistência à tração é considerada um indicador-chave da “resistência” geral de um material.”

Materiais de alta resistência devem ser selecionados para componentes que sofrem cargas significativas.

Dureza

A dureza descreve a resistência de um material à deformação local ou danos superficiais, como arranhões ou indentação. Enquanto a resistência permite que um material suporte deformações, a dureza reflete sua capacidade de resistir completamente à deformação.

A dureza está intimamente relacionada a resistência ao desgaste, e pode ser melhorada através de tratamentos térmicos como têmpera. No entanto, maior dureza geralmente significa maior dificuldade de usinagem. Para peças expostas a atrito repetido — como engrenagens e rolamentos — recomenda-se o uso de materiais de alta dureza.

Tenacidade

A tenacidade refere-se à capacidade de um material absorver energia e resistir à fratura — sua “resiliência”. Ao contrário de materiais frágeis como cerâmicas, metais tenazes se deformam em vez de se romperem repentinamente quando submetidos a força.

A tenacidade mede quanto de energia um material consegue absorver além de sua carga máxima antes que ocorra uma fratura completa. Materiais com alta tenacidade são ideais para ambientes que envolvem impactos ou cargas flutuantes.

Gravidade Específica

A gravidade específica é a razão entre a densidade de um material e a da água e serve como uma medida intuitiva de peso. Materiais com alta gravidade específica são mais pesados; aqueles com baixa gravidade específica são mais leves.

Embora a densidade seja o termo formal utilizado em normas como a JIS, a gravidade específica é frequentemente preferida em contextos de projeto e engenharia devido à sua facilidade de compreensão ao estimar o peso dos materiais.

Como as Propriedades dos Metais Estão Relacionadas entre Si

As propriedades dos metais apresentam várias tendências gerais:

• Maior resistência geralmente vem acompanhada de maior peso.
  Metais verdadeiramente fortes e leves são relativamente raros.
• Maior dureza geralmente reduz a tenacidade.
  Por exemplo, cerâmicas resistem à indentação, mas quebram-se facilmente sob impacto.
• Maior dureza geralmente aumenta a resistência.
• Os materiais tornam-se mais difíceis de processar à medida que a resistência ou a dureza aumentam.
  Assim como a carne congelada é mais difícil de cortar do que uma banana, materiais fortes e duros são mais difíceis de usinar ou moldar.

Como a melhoria de uma propriedade muitas vezes afeta outras, a seleção de materiais exige equilibrar essas características de acordo com os requisitos de projeto.