O que são ligas metálicas?

As ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas formadas por dois ou mais elementos, sendo que pelo menos um deles é um metal, objetivando adicionar elementos químicos ao metal fundido (TODAMATERIA, 2020). De modo geral, as ligas metálicas possuem propriedades de interesse para indústria e demais consumidores, propriedades essas que os metais individualmente não possuem. Neste sentido, a junção de dois ou mais metais objetivou melhorar as propriedades dos aços e ligas, introduzindo elementos específicos em quantidades desejáveis de forma técnica e economicamente viável (GASIK, 2013).

As ligas metálicas são divididas em dois grupos, sendo ligas metálicas ferrosas (ferroligas) produzidas em maior quantidade, e ligas metálicas não ferrosas, produzidas em menor quantidade. As ferroligas são produzidas em maior quantidade e utilizadas principalmente na fabricação de aço e fundições de aço ou ferro, enquanto o uso de ferroligas especiais é mais variado. Cerca de 85% a 90% de todas as ligas são destinadas à produção de aço e seus derivados, enquanto as ligas restantes são aplicadas para ferroligas especiais, ligas metálicas não ferrosas e pela indústria química (GASIK, 2013).

Dentre as ligas mais utilizadas em nosso cotidiano, podemos citar o aço, composto em sua maioria pelo metal ferro (98,5%), carbono (0,5 a 1,7%) e traços de silício (Si), enxofre (S) e fósforo (P). Na construção civil, por exemplo, o aço possui maior resistência à tração que o ferro, sendo componente importante em estrutura de edificação, principalmente no concreto armado. Além disso, o aço é preferencialmente utilizado em utensílios domésticos e também na produção de mesas, portões, carrocerias, dentre outros, devido a melhores propriedades em relação ao ferro. Outra vantagem interessante do aço é a aplicação em diversas ligas metálicas, destacando o aço inox, composto por 74% de aço, 18% de cromo (Cr) e 8% de níquel (Ni). Neste sentido, a principal propriedade deste material é ser inoxidável, sendo aplicado em peças que tem contato direto com oxigênio e umidade do ar, tais como utensílios de cozinha, equipamentos cirúrgicos, tubulações, dentre outros.

Figura 1.: Unidades produtoras de ferroligas e silício metálico (Adaptado de Kruger, 2009). *Empresas em cor laranja pertencem ao GT Ferroligas

As ferroligas especiais, produzidas em menor quantidade, são compostas por elementos químicos em diferentes quantidades, de acordo com o uso final. As principais ligas metálicas especiais são adicionadas de: alumínio (Al), boro (B), silício (Si), manganês (Mn), cromo (Cr), níquel (Ni), nióbio (Nb), molibdênio (Mo), cobre (Cu), titânio (Ti), vanádio (V) e outros ferrosos. Vale ressaltar que as ligas metálicas são produzidas a partir da fusão entre dois ou mais elementos e que podemos citar como principais tipos, produzidas mundialmente, as ligas de manganês (39%), ligas de silício (incluindo silício metálico) (27%), ligas de cromo (26%) e ligas de níquel (5%) (USGS, 2020).

No Brasil o setor de ligas metálicas é composto por trinta principais unidades produtoras (Figura 1) e algumas unidades menores, sendo possível observar maior concentração das unidades produtoras de silício e ligas de manganês no estado de Minas Gerais. Devido o estado possuir grandes reservas de minério de ferro houve o desenvolvimento natural da vocação à siderurgia, o que estimulou a implantação de usinas siderúrgicas, que são os principais consumidores de ferroligas. Além disso, a existência de grandes reservas de manganês e quartzo (SiO₂) grau metalúrgico alavancou a implantação de unidades produtoras dos dois tipos de ligas predominantes no estado (OLIVEIRA, 2013).

O GT Ferroligas (SIF/UFV) é formado por 8 grandes empresas do setor e destacam-se na produção de silício metálico, ferro-silício, ferro-manganês, ferro-cromo e ferro-cálcio-silício; o que serão detalhados nos próximos posts neste blog. Desde já, o grande diferencial das empresas do GT é o uso de carvão vegetal como fonte redutora, o que detém baixo nível de impurezas, gerando ligas metálicas com excelente padrão de qualidade.

Referências

GASIK, M. M.; Handbook of ferraloys – Theory and Technology. 1^st Edition, Elsevier Inc., 536p.. 2013.

KRUGER, P. V. Relatório Técnico 60 – Perfil de Ferroligas. Ministério de Minas e Energia, Secretaria de Geologia, Mineração e Transformação MINERAL. Banco Mundial. BIRD – Banco Internacional para a Reconstrução e Desenvolvimento, 2009.

OLIVEIRA, R. W. H.; Caracterização da escória de ferro silício-manganês para a aplicação como agregado em pavimentação ferroviária. 2013. Dissertação de Mestrado (Universidade Federal de Ouro Preto). Ouro Preto – MG, 239p. 2013.

TODAMATERIA; Ligas Metálicas; Toda Matéria. 2018. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/ligas-metalicas/> Acesso em 20 de maio de 2020.

USGS – U.S. Geological Survey; Mineral Yearbook – Ferroaloys 2016 [Advanced Release]. Reston, VA; 15p. 2020.