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Solidificação de metais e formação da estrutura interna de grãos. Fabricação de metais e ligas. Metais/ ligas. Forma final. Fundição. Forma semifinal. Confor-mação*. Forma final. *Forjamento, laminação, extrusão, trefilação. Em termos de metalurgia física.
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Solidificação de metais e formação da estrutura interna de grãos
Fabricação de metais e ligas Metais/ ligas Forma final Fundição Forma semifinal Confor-mação* Forma final *Forjamento, laminação, extrusão, trefilação
Em termos de metalurgia física • A fusão ocorre quando a energia de vibração dos átomos por conta do aumento da temperatura supera a energia envolvida na ligação química entre os átomos. • No estado líquido não há ordem a longa distância (não há sistema cristalino) e as ligações entre os átomos é fraca do tipo Van der Waals
Curvas de resfriamento de Alumínio em três moldes diferentes com três velocidades diferentes.
Processo de nucleação e crescimento Contornos de grão Líquido Líquido Núcleos Grãos Cristais que formarão grãos
Mecanismos de nucleação • Nucleação homogênea • Próprio metal fornece átomos para formar núcleos • Subresfriamento usualmente de centenas de graus Celsius • Nucleação heterogênea • Presença de agentes nucleantes: superfície do recipiente, impurezas insolúveis, ou material estrutural • Prática industrial: subresfriamento de 0,1 a 10°C
Processo de solidificação-Formação dos grãos • Os grãos são formados no início do processo de solidificação a partir de pequenos agrupamentos de átomos chamados de núcleos. • Cada núcleo da origem à um grão com crescimento cristalográfico em direção diferente de seus vizinhos. • Quando resta pouco líquido e os diferentes grãos começam a se encontrar,formam o contorno de grão. • O contorno de grão é uma região de 2 a 10Ǻ, desordenada, sem uma estrutura cristalina definida.
Estruturas de grão • Grãos equiaxiais • Crescimento de cristais aproximadamente igual em todas as direções • Solidificação rápida • Usualmente adjacentes a parede fria do molde, (zona Chill, ou coquilhada) mas podem aparecer no centro do lingote também dependendo do tamanho do molde e da velocidade de resfriamento • Grãos colunares • Longos, finos, grosseiros • Solidificação relativamente lenta em gradiente de temperatura • Perpendiculares à parede fria do molde
Grãos colunares em um lingote de alumínio fundido:reativo de Tucker
Formação do vazio após a solidificação: Em geral os sólidos apresentam menor volume que os líquidos, ocorrendo uma contração durante a solidificação
Efeito da segregação em uma barra de aço fundida: O soluto, em geral, é mais solúvel no líquido que no sólido. As últimas partes a solidificar tendem a ficar mais impuras. Regiões interdendríticas e o centro do lingote
Classificação dos grãos dos aços • Os Grãos dos aços são classificados segundo norma ASTM. • Utiliza-se padrões de 1 a 10 que devem ser comparados com a amostra de aço com 100 X de aumento. • Padrão 1 grãos grandes Padrão 10 grãos pequenos pois: • Números de grãos/polegada quadrada a 100X de aumento = 2 n-1 onde n é o número ASTM
Classificação ASTM para grãos de aço. Padrões para 100 X de aumento da amostra