Propriedades dos metais: uma visão geral dos metais, ligas e suas aplicações

Metais, não-metais e metalóides

Os elementos químicos que não apresentam essas propriedades típicas dos metais são classificados como não-metais. Um pequeno número de elementos, conhecidos como metaloides, às vezes se comportam como um metal e, em outras ocasiões, como um não-metal. Entre os exemplos desse grupo intermediário estão o carbono, o fósforo, o silício e o enxofre.

Como as ligas combinam as propriedades dos metais

As diferentes propriedades dos metais podem ser combinadas ao misturar dois ou mais deles, produzindo uma substância chamada liga. Como os metais elementares puros costumam ser macios demais para terem utilidade prática, grande parte da metalurgia se concentra na formulação de ligas úteis. Ao criar uma liga com uma composição específica, é possível obter uma determinada propriedade metálica — ou um conjunto de propriedades — para uma aplicação pré-determinada.

O aço, por exemplo, é uma mistura de ferro com pequenas quantidades de carbono e outros elementos. Outras ligas, como o latão (cobre e zinco) e o bronze (cobre e estanho), são fáceis de moldar e têm aparência atraente. O bronze também é frequentemente utilizado na construção naval, pois resiste à corrosão causada pela água do mar.

Propriedades dos metais e suas aplicações no dia a dia

As propriedades de cada metal e liga determinam onde cada um é utilizado. O titânio é muito mais leve e menos denso que o aço, mas igualmente resistente. Em comparação com o alumínio, ele é mais pesado, mas tem o dobro da resistência. O titânio também é altamente resistente à corrosão e, juntas, essas propriedades metálicas fazem dele um excelente material. As ligas de titânio são utilizadas em aeronaves, navios e naves espaciais, bem como em tintas, bicicletas e até mesmo em laptops.

O cobre é um bom condutor de eletricidade e é dúctil, razão pela qual é amplamente utilizado em cabos elétricos. O ouro e a prata são muito maleáveis, dúctis e praticamente não reativos, o que os torna ideais para joias com detalhes complexos. O ouro é especialmente adequado para essa finalidade porque não escurece e também pode ser usado em conexões elétricas livres de oxidação.

O ferro e o aço são duros e resistentes, por isso são usados na construção de pontes e edifícios. Uma desvantagem do ferro é que ele tende a enferrujar e, embora a maioria dos aços também enferruje, eles podem ser produzidos de forma a não enferrujar. O alumínio é um bom condutor de calor e é maleável, o que o torna útil para panelas e papel-alumínio, bem como para fuselagens de aeronaves, graças ao seu peso muito leve.

Seleção de metais e ligas para condições exigentes

A escolha do material torna-se especialmente importante em ambientes exigentes. O aço inoxidável e o aço galvanizado são utilizados onde a resistência à corrosão é essencial, enquanto as ligas de alumínio e de magnésio são escolhidas para aplicações que exigem tanto resistência quanto leveza.

Para condições particularmente agressivas, ligas de cobre-níquel, como o Monel, são utilizadas em ambientes altamente corrosivos e para aplicações não magnéticas. Superligas à base de níquel, como o Inconel, são utilizadas em aplicações de alta temperatura, incluindo turbocompressores, vasos de pressão e trocadores de calor. Em casos de temperaturas extremamente altas, utilizam-se ligas monocristalinas para minimizar a fluência.

Figura 1: Relação entre as propriedades dos metais, os benefícios em termos de desempenho e as aplicações de engenharia