Processos da Indústria

Apresentação em tema: "Processos da Indústria"— Transcrição da apresentação:

1 Processos da Indústria
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - EEL LOM3080 Processos da Indústria Metalúrgica e Siderúrgica Professor: Carlos Angelo Nunes

2 Solidificação de Metais
Transformação do metal do estado líquido para o estado sólido Certas características dependem se o metal a que estamos nos referindo é: Um elemento puro; Uma liga

3 Curva de resfriamento de um metal puro
Um metal puro se solidifica numa temperatura constante

4 Solidificação de Metais Puros
Devido à ação de extração de calor pela parede do molde, uma fina camada de metal sólido é formada na interface com a parede do molde imediatamente após vazamento; A espessura desta camada de sólido aumenta, formado uma casca de sólido em torno de metal líquido à medida que a solidificação progride; A taxa de solidificação depende da taxa de transferência de calor para o molde

5 Solidificação de ligas
A maioria das ligas se solidifica numa faixa de temperatura; Abaixo o diagrama de fases Cu-Ni e curva de resfriamento para uma liga 50%Cu-50%Ni

6 Macroestrutura de solidificação
Representação esquemática das diferentes zonas em uma seção transversal de ligas na condição bruta de fusão (macroestrutura) Possíveis variações na macroestrutura de um lingote (seção longitudinal) como função das condições de solidificação (a) ausência de zona equiaxial central; (b) presença das três zonas; (c) ausência da zona coquilhada e colunar.

7 Distance from the mould wall (cm)
Zona coquilhada Favorecida por: – bom contato entre metal e molde; – baixo superaquecimento – baixa difusividade térmica no líquido – alta difusividade térmica no molde – uso de moldes refrigerados – alta eficiência de nucleação na superfície do molde zona coquilhada zona colunar Representação esquemática das diferentes zonas em uma seção transversal de ligas na condição bruta de fusão (macroestrutura) Distance from the mould wall (cm) Dimensões das zonas coquilhada e colunar e quantidade de grãos por unidade de área em uma liga Al-2%Ag solidificada em um molde metálico

8 – alto superaquecimento; – baixa concentração de soluto na liga;
Zona colunar Favorecida por: – alto superaquecimento; – baixa concentração de soluto na liga; – baixa difusividade térmica no molde; – uso de moldes pré-aquecidos. Grãos aleatórios Zona coquilhada Zona colunar Liquido Representação esquemática das diferentes zonas em uma seção transversal de ligas na condição bruta de fusão (macroestrutura) Representação esquemática do crescimento de grão na zona coquilhada e aparecimento dos grãos colunares a partir dos grãos coquilhados com orientação preferencial para crescimento

9 Zona equiaxial Formada por competição com a zona colunar Origem:
– cristais da zona coquilhada; – ruptura das ramificações dendríticas via efeitos mecânicoss; – cristais formados na superfície superior dos lingotes. Favorecida por: – baixo superaquecimento; – formação de dendritas longas; – intensa convecção no estado líquido; – vibração mecânica; – uso de agentes inoculantes. Representação esquemática das diferentes zonas em uma seção transversal de ligas na condição bruta de fusão (macroestrutura)

10 Ex. Macroestrutura de Solidificação
The macrostructure of continuously cast copper (99.95% pure), etched, ∅ ≈ 83 mm. Photograph of two longitudinal sections of copper-base rods continuously cast at different speeds (low/high speed at top/bottom)

11 Crescimento dendrítico
Superalloy René N4 directionally solidified. The nominal composition of the ingot was 4.2Al-0.05C-7.5Co-9.8Cr-0.15Hf-1.5Mo-0.5Nb-4.8Ta- 3.5Ti-6.0W-Ni (wt.%) Dendrites of a copper-tin alloy (Optical microscope)

12 dendrite snowflake

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