~~ Um resumo histórico da metalurgia ~~
Segundo alguns autores, Marques
e Fernandes (2012) a história da metalurgia passa por diversas fases em muitos
lugares do mundo. Como pode ser ressaltado no documentário delas que mostram
alguns dos mais importantes durante o desenvolvimento desta ciência no decorrer
do tempo:
[...] De modo a fazer-se uma distinção entre a era moderna e a era neolítica (Idade da Pedra), os arqueólogos tiveram necessidade de classificar os estádios de desenvolvimento das civilizações em Idade do Cobre, Idade do Bronze e Idade do Ferro. Os povos que melhor dominavam as técnicas de processamento e extracção de metais, foram os que se suplantaram e se destacaram dos outros, tanto em nível de melhores condições de vida, como em vitórias nas batalhas, dando assim origem aos grandes impérios que existiram. [...]. |
Ainda por relato dos
arqueólogos e historiadores que se empenham sobre a área, há várias de que
o ouro, a prata e o cobre foram os primeiros materiais a serem trabalhados e
utilizados na forma metálica. Principalmente, como o ouro a ser encontrado na
forma metálica, mesmo nativo e por também estar bem distribuído pela
superfície da Terra e também por que o seu brilho atraiu a atenção do Homem
Primitivo. Os ornamentos eram uma das múltiplas aplicações deste metal.
Os
historiadores ainda fazem menção de uma das causas mais prováveis para a
evolução do cobre como material metálico de grande uso e importância em
diversas atividades:
[...] O cobre existia no solo em grande quantidade. Era facilmente martelado com o auxílio de pedras, o que lhe causava um certo endurecimento, convertendo-se depois em utensílios. Os trabalhos mais antigos do cobre datam de 6000 AC e foram descobertos no Médio Oriente particularmente em redor de Ur. Foi neste local, cerca de 3500 AC, que em escavações efectuadas se encontraram ornamentos e armas de metal fundido e vazado, isto é, praticamente 2000 anos após ter sido encontrado o primeiro artigo em metal toscamente martelado com pedras. Também foram encontrados trabalhos antigos no Egipto e na Índia. Hoje pensa-se que, mais por acidente do que por intenção, foi produzida uma liga de cobre e estanho, surgindo assim o bronze por volta de 3000 anos AC na Suméria. Esta liga era mais dura e mais resistente que o cobre, era mais apta a ser vazada em moldes originando produtos de melhor impressão. |
Ainda segundo os
historiadores e arqueólogos, tendo este sido usado por muitos e muitos anos até
a descoberta de um novo metal: o ferro. Na China, por volta de 2000 AC. Este
não ocorre no estado nativo e pensa-se mesmo que as primeiras formas de ferro a
serem usadas pelo Homem Primitivo provieram de meteoritos (o ferro encontrado
possuía quantidades significativas de níquel, característica do ferro
meteórico). Este ferro era trabalhado de forma idêntica ao ouro, prata e cobre
só que tinha a particularidade de ser mais duro. O seu preço era elevado devido
à sua raridade. Os povos antigos associavam o ferro a divindades,
considerando-o um "enviado do céu". Só mais tarde é que o ferro foi
usado com maior abundância quando se descobriu como extraí-lo do seu minério. O
ferro começou por ser aquecido em fornos primitivos abaixo do seu ponto de
fusão, separando-se a "ganga" (impurezas com menor ponto de fusão), a
qual se deslocava para a superfície sendo removida sob a forma de escória,
restando a esponja de ferro, a qual era trabalhada na bigorna, obtendo-se as
ferramentas e utensílios existentes naquela altura (2500 a 500 AC) sendo um trabalho mesclado do que poderíamos
chamar hoje de fundição e depois outro chamado de forja ou forjaria.
O latão (liga de cobre e zinco) foi descoberto entre 1600 a 600 AC na Pérsia,
China e Palestina.
Entre os primeiros utensílios manufaturados
que usavam o ferro como material de confecção, segundos as pesquisas
arqueológicas, era a maioria armas, tais como punhais e espadas. Entre os
artefatos mais antigos encontrados até agora fabricado com ferro destaca-se um
punhal com lâmina de ferro encontrado no tumulo do Faraó Tutankhamon
(Tutancâmon) que estava colocado em um lugar de grande importância e destaque
dentro do tumulo. Os utensílios e artefatos produzidos pelos Hititas por volta
de 3500 AC não eram melhores do que os de cobre e bronze.
Só quando começaram a
desenvolver técnicas de tratamento do ferro (contendo carbono) é que começaram
a obter produtos fortes e resistentes. Por exemplo, a têmpera foi desenvolvida
pelos gregos e romanos, e o produto endurecido tinha inúmeras vantagens, o que
refletia em armas como espadas, lanças e machados mais eficientes em relação
aos que possuíam armas menos resistentes tais como feitas de cobre ou bronze.
Ou mesmo ferramentas mais eficientes em muitas áreas, como mineração e
utensílios ou mesmo de adornos.
Já por volta de 400 AC os
gregos desenvolveram um tratamento chamado atualmente de revenido, que segundo
os historiadores e arqueólogos também começaram a se difundir para outros
lugares esta prática. Que tinha o intuito de tornar o ferro menos frágil
aquecendo-o, após ele ter sido endurecido, em uma temperatura que lhe era conveniente.
O ferro assim foi se tornando mais importante na vida do homem e na sua cultura
com o passar do tempo. Um pouco deste processo pode ser visto no ínicio do
filme “Conan, O Bárbaro” (Lionsgate, Millennium films) que mostra sobre a
importância do uso tanto do fogo quanto do gelo na confecção de uma espada de
aço, em alusão a um tratamento térmico de têmpera.
Ainda segundo os
pesquisadores dos registros históricos o aço começou a ser produzido na Índia a
partir da esponja do aço que eles sabiam fazer por o processo do alto forno,
sendo por volta do século XIV, aplicando um processo de carbonização que já era
conhecido pelos antigos egípcios e que era assim denominado “Aço Wootz”. Como a
temperatura atingida não lhes permitia fundir o ferro, o ferro no estado
esponjoso era martelado em um processo chamado de forjagem, com a intenção de
remover os resíduos que ainda permaneciam ali. E, então, em seguida, era
colocado em um cadinho (que é um recipiente com propriedades refratárias, ou
seja, muito resistente a altas temperaturas) entre placas de madeira e depois
isolado do ar, num forno recoberto por carvão. Dando assim uma expressiva
absorção de carbono ao ferro. E depois era forjado novamente por marteladas em
bigornas em forma de barras.
No período que se seguiu à
queda do Império Romano, o mundo estagnou e deixou de ser produtivo em termos
metalúrgicos, no sentido de se desenvolver. Apenas se verificou uma crescente
produção de ferro. Os alquimistas Árabes, na sua busca da "pedra filosofal"
(que curaria todos os males e permitiria a transmutação dos metais) fizeram
descobertas que viriam a servir de base à ciência química, bem como para o
desenvolvimento de outros ramos da ciência.
Segundo Del Debbio que
diz que um forte avanço nestas descobertas que os alquimistas acabaram por ter
grande avanço, mesmo que acidental, pois, segundo suas crenças eram de que para
obter-se a pedra filosofal era preciso se “cozinhar” um metal (que poderia ser
chumbo, mercúrio, estanho, etc.) por muitos anos até que ele (o metal) e o seu
alquimista terminavam de se purificar e o que sobrava teria uma parte sólida e
uma parte líquida, sendo a parte sólida a pedra filosofal e a parte líquida o
“elixir da longa vida”.
Segundo a maioria das lendas
veneradas pelos alquimistas , pela tradição alquimista chinesa entre
outros se presume que o ouro seja o mais evoluído dos metais, para os chineses, o seu objetivo era atingir a
imortalidade. Acreditavam que o ouro era imortal porque não reagia com quase
nada. Eles devem ser lembrados pelos seus feitos, pois alguns dos
pilares e dos fundamentos que usamos hoje em vários ramos da metalurgia, da
química e da ciência devemos a eles. (Leonardo L. Jr.)
Após longos anos sem
inovações e sem muitos avanços, por volta do ano 500 observa-se então se
formando um tipo de “indústria”, que tentava se renovar.
Segundo relatos históricos ,
a extração dos metais ferrosos (que tem o ferro como principal elemento, ou que
provém do ferro) tinha evoluído um bocado, e não era mais utilizado, sendo
encontrado na forma metálica na natureza, mas também a partir de minérios, como
relata a seguir:
[...] A partir do ano 500 observa-se então uma indústria rejuvenescida. A Metalurgia definia-se, assim, como a tecnologia de extracção de metais dos minérios e a sua adaptação ao uso através da fundição e da forja. Estas técnicas eram função dos mestres artífices que eram homens de prestígio e de importância vital na estrutura social, e o seu conhecimento, que provinha de gerações anteriores, era transmitido aos seus melhores aprendizes. Porém, os artífices não sabiam explicar porque é que a lâmina da espada quando aquecida até ao rubro e em seguida arrefecida numa tina de água endurecia e quando permanecia toda a noite colocada sobre as brasas da forja tornava-se macia e fácil de deformar. [...].
A
revolução científica do séc. XVII e a revolução industrial do séc. XVIII não se
refletiram de imediato sobre a tecnologia metalúrgica . Mas foi só a
partir do século XVIII que a metalurgia passou
a ser associada e descrita como ciência que estuda as estruturas, composições,
características e transformações sofridas pelos metais. E passa-se a estender
não só a fabricação deles, mas também as suas causas, efeitos e aplicações.
Deste modo a metalurgia de extrativismo e fabricação foi associada a metalurgia
física e a ciência de materiais
A partir de 1855 com o ferro
tão bem implantado nos materiais de construção, fabricação e aplicação nas mais
diversas áreas, um novo metal, o alumínio,
torna-se importante no desenvolvimento industrial da civilização. O alumínio,
metal de baixa densidade, dúctil, estável e facilmente fundido não era fácil de
produzir (envolvia muita energia). Preparava-se segundo a sequência bauxite®,
alumina® alumínio metalúrgico e foi nesta altura que se começou a aplicar
eletricidade à metalurgia . A bauxita é classificada
tipicamente de acordo com a aplicação comercial: abrasivos, cimento,
produtos químicos, metalúrgicos e material refratário,
entre outros. A maior parte da extração mundial de bauxita (aproximadamente
90%) é usada como matéria-prima para a fabricação de alumina,
por lixiviação química, método conhecido como processo Bayer.
O alumínio, apesar de
ser o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, é o metal mais
jovem usado em escala industrial. Mesmo utilizado milênios antes de Cristo, o
alumínio começou a ser produzido comercialmente há cerca de 150 anos. Sua
produção atual supera a soma de todos os outros metais não ferrosos. Esses dados
já mostram a importância do alumínio para a nossa sociedade. Antes de ser
descoberto como metal isolado, o alumínio acompanhou a evolução das
civilizações. Sua cronologia mostra que, mesmo nas civilizações mais
antigas, o metal dava um tom de modernidade e sofisticação aos
mais diferentes artefatos .
Neste período (1855-1957)
assistiu-se também à introdução nos processos metalúrgicos de sistemas de
produção de aço. A capacidade dos altos fornos de conter ferro cresceu
intensamente desde os primeiros altos-fornos. O que ocorre, em partes, devido às
ideias de Henry Bessemer, por volta de 1855 mesmo, que sugeriu que fosse
um dos primeiros processos industriais de baixo custo para a produção em massa de aço a
partir de ferro gusa fundido. O processo foi nomeado em homenagem ao
seu inventor, Henry Bessemer, que registrou uma patente do
processo desenvolvido por ele em 1855. O processo é um avanço de uma prática
conhecida na China desde 200 D.C. O princípio desse processo é a
remoção de impurezas do ferro pela oxidação com ar soprado através do
ferro fundido. A oxidação inclusive aumenta a temperatura da massa de ferro e a
mantém em estado fundido (liquido).
A partir de 1863, usando uma
técnica de polimento elaborada que envolvia abrasivos sucessivamente mais
finos, Henry Clifton Sorby desenvolveu técnicas de observação microscópica e
apercebeu-se que a textura da superfície de fratura dos aços depende dos
tratamentos térmicos a que estes haviam sido submetidos e da sua composição
química exata. Após polimento e contrastação da superfície (por ataque químico
de solução ácida), Sorby observou
pela primeira vez a microestrutura metalográfica do aço e descreveu
a perlite (perlita). Os seus trabalhos estão na origem da metalurgia física que
consiste no estudo das propriedades e composições dos metais. Estes estudos
levaram ao desenvolvimento de ligas inovadoras mais apropriadas para aplicações
particulares. Neste século deu-se o desenvolvimento de uma série de novos
elementos de análise, como os microscópios electrónicos de varrimento e de
transmissão e o difratômetro de raios X, o que permitiu aos cientistas
estudarem as estruturas existentes nos materiais e correlacionarem-nas com as
propriedades observadas. Deste modo, os novos materiais que permitiram a
construção de novos equipamentos levaram à descoberta de novas características
e consequentemente de novos materiais que podem ter aplicação nas mais diversas
áreas.
Aumenta-se a resistência dos
metais com a adição de elementos de liga adequados (Níquel (Ni), Cobre (Cu),
Molibdênio (Mo), Vanádio (V), Tungstênio (W)...). Os metais que mais
recentemente começaram a ser usados são o zircônio, titânio, magnésio, níquel,
cobalto, urânio entre muitos outros.
A evolução
cientifico-metalúrgica dos dias de hoje faz-nos deparar com metais cujas propriedades
não se encaixam na classificação tradicional (dúcteis, bons condutores e
relativamente pesados), como é o caso das ligas metálicas leves, dos metais
orgânicos ou dos compósitos.
Muitos destes metais
influenciaram tanto o modo de vida das populações que se tornaram
indispensáveis ao funcionamento das sociedades modernas. Há, porém, que ter em
conta a seleção racional dos materiais e o modo de processamento tecnológico
que deverá ser económico quer em custos, quer em tempo, não esquecendo o
aspecto ambiental que envolve todo um processo de reciclagem ou de incineração
tanto dos resíduos industriais, como dos produtos já usados. Pois é destas
precauções, em grande parte, que depende o nosso futuro ... E o futuro da
história da metalurgia
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