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Alguns exemplos com TCC

Alguns exemplos com TCC. Cálculo da Atividade Química do Carbono numa atmosfera de forno. Uma mistura de gases contendo carbono entra em um forno. Qual a atividade química do carbono no referencial carbono grafítico?

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Presentation Transcript

  1. Alguns exemplos com TCC

  2. Cálculo da Atividade Químicado Carbono numa atmosfera de forno • Uma mistura de gases contendo carbono entra em um forno. • Qual a atividade química do carbono no referencial carbono grafítico? • Empregar o banco de dados de susbstâncias. Considerar somente as fases gás e carbono grafítico • Fase carbono grafítica é mantida DORMANT • Entrar com as quantidades totais dos elementos presentes, não precisa entrar exatamente com os compostos porque a premissa fundamental é que o equilíbrio termodinâmico será alcançado • Calcular o equilíbrio • Definir o estado de referência como igual a carbono grafítico mostrar a atividade (SHOW ACR(C))

  3. Aplicações-Roberto R. de Avillez-2010 Diagrama de Predominânciapara Carbetos em Aços • Objetivo: Determinar os carbetos formados para diferentes composições de Mo e Cr • Dificuldade: aço com muitos elementos de liga: 0,28%C • Solução: Fixar os principais elementos de liga e variar Mo e Cr • set-axis-variable 1 w(cr) 0 .01 0.01 • Fazer o gráfico empregando: • Weight-fraction (w-f) • Mole-fraction (m-f)

  4. Aplicações-Roberto R. de Avillez-2010 Diagrama Predominância-Carbetos Macro 1/2 • s-l-f nome-do-arquivo • go data • sw tcfe3 • d-e fe c cr mo • rej p diamond • get • go pol • s-c t=800 p=1e5 n=1 w(c)=0.28e-2 w(cr)=10e-3 w(mo)=5e-3 • @@ graphite e diamond não podem estar presentes • c-st p graphite=dormand • c-e • l-e • SCREEN • VWCS

  5. Aplicações-Roberto R. de Avillez-2010 Diagrama Predominância-Carbetos Macro 2/2 • s-a-v 1 w(cr) 0 15e-3 • 3.75E-04 • s-a-v 2 w(mo) 0 10e-3 2.5E-04 • @@ adiciona pontos extras para início do cálculo • add • Map • @@ entra no sub-módulo de preparar gráficos • post • s-d-a x w-f mo • s-d-a y w-f cr • pl • SCREEN • set-interactive

  6. Adições no vazamento de uma panela de aço • 100t de aço com 600ppm de O. • Passam do forno: 1t de escória contendo 25%FeO e 10%MnO, 23% SiO2 • Adições para atingir 1t de CaO, 140kg MgO, 200kg CaF2 • Adição de 300kg de Si • Usar set-initial-amount!

  7. A macro • go d • sw-d slag3 • de-e fe o si ca mg mn f • get • go p-3 • s-c t=1873 p=1e5 • s-i-a b(fe)=100e6 b(o)=6E4 b(feo)=250E3 b(mno)=100E3 • s-i-a b(sio2)=230E3 • s-i-a b(cao)=1000E3 b(mgo)=140E3 b(caf2)=200E3 b(si)=300E3 • c-e • c-e • set-inter

  8. System Dictra Exit Database Post DICTRA: Módulos para Operação Básica Ajuda em qualquer momento: comando HELP, ponto de interrogação após um comando, p. ex., help? comando INFORMATION 8

  9. Dictra/Thermo-Calc: System Módulo inicial. Permite a definição de arquivos de log, terminais e condições gerais de mensagens de erro. • OPEN_FILE • PATCH • SET_COMMAND_UNITS • SET_ERROR_MESSAGE_UNIT • SET_INTERACTIVE_MODE • SET_LOG_FILE • SET_PLOT_ENVIRONMENT • SET_TERMINAL • STOP_ON_ERROR • TRACE • BACK • CLOSE_FILE • EXIT • GOTO_MODULE • HELP • HP_CALCULATOR • INFORMATION • LIST_FREE_WORKSPACE • MACRO_FILE_OPEN • NEWS 9

  10. Dictra/Thermo-Calc: Módulos • Composto por um conjunto de módulos • `GOTO_MODULE • SYSTEM_UTILITIES • GIBBS_ENERGY_SYSTEM • TABULATION_REACTION • DICTRA • POLY_3 • BINARY_DIAGRAM_EASY • DATABASE_RETRIEVAL • FUNC_OPT_PLOT • REACTOR_SIMULATOR_3 • PARROT • POTENTIAL_DIAGRAM • SCHEIL_SIMULATION • POURBAIX_DIAGRAM • TERNARY_DIAGRAM 10

  11. Database: Banco de Dados • Definir um banco de Dados, p.ex.: TCFE3 • Switch-database • Definir os elementos, p.ex.: Fe, C • Define-elements • Eliminar as fases que não podem estar presentes, deixar somente aquelas que efetivamente participam do equilíbrio, p.ex.: bcc, fcc, liquid, cementite. • Reject, Restore • Disponibilizar os dados do Banco de dados para o programa de cálculo. • Get 11

  12. Elementos e Componentes • Elementos: definidos pelo número atômico (tabela periódico e orbitais eletrônicos)‏ • Fração em massa, % em massa • Fração atômica, % atômica • C, Fe, Ni, S, Ar, He, H • Componentes: substâncias com estequiometrias bem definidas que podem ser variadas de maneira independente. • Fração em massa, % em massa • Fração atômica, % atômica • C, Fe, Ni, S, Ar, He, H, O, Na, Cl • CO2, H2O, FeO, Fe2O3, H2, S2, NaCl, O2, O3 12

  13. Espécies • Espécies: um agregado (aglomerado) atômico qualquer, iônico ou neutro. • CO2, CO, O, O2, O3, C ... Espécies presentes na fase gasosa quando C e O são os únicos elementos • H2O, H3O+1, OH-1 ... Espécies presentes na água líquida • No desenvolvimento de bancos de dados termodinâmicos, as espécies podem ser reais ou virtuais. 13

  14. Fases • Fases: regiões com características físico-químicas similares. • Gasosas • É sempre uma solução • Líquidas • Metal líquido, óxidos líquidos, água, óleos • Formam soluções miscíveis ou imiscíveis. • Sólidas • Dependem da estrutura cristalina e da organização dos átomos • Sólido amorfo (líquido superresfriado)‏ • Formam soluções e compostos 14

  15. Dictra/Thermo-Calc: Database_retrieval Módulo de definição do banco de dados, escolha dos elementos, das fases ou compostos, das espécies. • HELP • INFORMATION • LIST_DATABASE • LIST_SYSTEM • NEW_DIRECTORY_FILE • REJECT • RESTORE • SET_AUTO_APPEND_DATABASE • SWITCH_DATABASE • AMEND_SELECTION • APPEND_DATABASE • BACK • DATABASE_INFORMATION • DEFINE_ELEMENTS • DEFINE_SPECIES • DEFINE_SYSTEM • EXIT • GET_DATA • GOTO_MODULE 15

  16. Thermo-Calc: Comandos iniciais 1/2 • sys>set-log-file (s-l-f)‏ • sys>goto-module (go)‏ • TDB_TCFE3>switch-database (s-d)‏ • TDB_SSOL>define-elements (d-e)‏ • TDB_SSOL>list-system (l-s) • ELEMENTS, SPECIES, PHASES, CONSTITUENTS • TDB_SSOL>reject (rej)‏ • TDB_SSOL>restore (res)‏ • TDB_SSOL>get-data (get)‏ • TDB_SSOL>goto-module poly-3 (go pol)‏ (somente se for TC, caso contrário siga para próxima transparência) 16

  17. Dictra: Comandos iniciais 2/2 • TDB_TCFE3>append-database MOB2 (app mob2)‏ • TDB_SSOL>define-elements (d-e)‏ • TDB_SSOL>list-system (l-s) • ELEMENTS, SPECIES, PHASES, CONSTITUENTS • TDB_SSOL>reject (rej)‏ • TDB_SSOL>restore (res)‏ • TDB_SSOL>get-data (get)‏ • TDB_SSOL>goto-module dictra (go dic)‏ 17

  18. Thermo-Calc: System Módulo inicial. Permite a definição de arquivos de log, terminais e condições gerais de mensagens de erro. • OPEN_FILE • PATCH • SET_COMMAND_UNITS • SET_ERROR_MESSAGE_UNIT • SET_INTERACTIVE_MODE • SET_LOG_FILE • SET_PLOT_ENVIRONMENT • SET_TERMINAL • STOP_ON_ERROR • TRACE • BACK • CLOSE_FILE • EXIT • GOTO_MODULE • HELP • HP_CALCULATOR • INFORMATION • LIST_FREE_WORKSPACE • MACRO_FILE_OPEN • NEWS 18

  19. Thermo-Calc: Módulos • Composto por um conjunto de módulos • `GOTO_MODULE • SYSTEM_UTILITIES • GIBBS_ENERGY_SYSTEM • TABULATION_REACTION • POLY_3 • BINARY_DIAGRAM_EASY • DATABASE_RETRIEVAL • FUNC_OPT_PLOT • REACTOR_SIMULATOR_3 • PARROT • POTENTIAL_DIAGRAM • SCHEIL_SIMULATION • POURBAIX_DIAGRAM • TERNARY_DIAGRAM 19

  20. Database: Banco de Dados • Definir um banco de Dados, p.ex.: TCFE3 • Switch-database • Definir os elementos, p.ex.: Fe, C • Define-elements • Eliminar as fases que não podem estar presentes, deixar somente aquelas que efetivamente participam do equilíbrio, p.ex.: bcc, fcc, liquid, cementite. • Reject, Restore • Disponibilizar os dados do Banco de dados para o programa de cálculo. • Get 20

  21. Thermo-Calc: Database_retrieval Módulo de definição do banco de dados, escolha dos elementos, das fases ou compostos, das espécies. • HELP • INFORMATION • LIST_DATABASE • LIST_SYSTEM • NEW_DIRECTORY_FILE • REJECT • RESTORE • SET_AUTO_APPEND_DATABASE • SWITCH_DATABASE • AMEND_SELECTION • APPEND_DATABASE • BACK • DATABASE_INFORMATION • DEFINE_ELEMENTS • DEFINE_SPECIES • DEFINE_SYSTEM • EXIT • GET_DATA • GOTO_MODULE 21

  22. Dictra_Monitor • A montagem de um programa de difusão segue um padrão muito bem definido. Se faltar alguma das etapas o programa pode não rodar, ou não convergir. • SET-CONDITION global/boundary • ENTER-REGION nome_da_região • ENTER-GRID nome_da_região dimensão número_de_divisões (linear, geo, double) • ENTER-PHASE active/inactive nome_da_região tipo_da_região fase … • ENTER-COMPOSITION nome_da_região fase … • ENTER-GEOMETRY • SET-SIMULATION-TIME • SET-SIMULATION-CONDITIONS • SAVE • SIMULATE • POST

  23. Difusão contra um gradiente de concentração na liga Fe-Si-C Aço 1 3.8 %Si 0.49 %C Açol 2 0.05 %Si 0.45 %C Experimento clássico de L. S. Darken (1949). Dois aços com a mesma concentração de carbono e diferentes concentrações de silício Tratamento térmico mostrou que a difusão ocorreu contra o gradiente de concentração de carbono. “Up hill diffusion” provocada pela variação do potencial químico do carbono (atividade do carbono).

  24. Modelo DICTRA FCC FCC 3.8% Si 0.49% C 0.05% Si 0.45% C 5 cm - Uma única região. • Fase cúbica de face centrada (FCC). • Espaçamento mais fechado no centro da região. • Perfís de composição com a função HS. • Condições globais: T=1323K, constante. • Condições de contorno: Zero-flux (or closed system).

  25. Uphill diffusion ”Off-diagonal” term Can cause uphill diffusion Concentration-profile for C Activity-profile for C Concentration-profile for Si

  26. go dic s-cond global T 0 1323; * N enter-region aus enter-grid aus 50e-3 double 50 0.9 1.11 enter-phase active aus matrix fcc#1 enter-composition aus fcc#1 FE w-p C func 0.49-0.04*HS(X-25E-3); SI func 3.80-3.75*HS(X-25E-3); set-simulation-time 1e10 save nome_do_arquivo simulate Macro para o Experimento de Darken • s-m-f nome_do_arquivo • sw ssol • def-sp fe si c • rej ph * • res ph fcc • get • append mob2 • def-sp fe si c • rej ph * • res ph fcc • get

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