A cristalização de sólidos a partir do estado líquido é um fenômeno peculiar encontrado em vários processos industriais, incluindo fundição. Saiba os fundamentos da transição de fase do líquido para o estado sólido durante a fundição.

Introdução

Sabemos que a moldagem basicamente consiste em derramar metal fundido no molde ou cavidade e aguardar a sua solidificação. Portanto, é necessário que os engenheiros entendam bem o processo de solidificação e as mudanças no nível da microestrutura. Este artigo aborda a mudança de fase do líquido para o sólido do metal fundido quando é vertido no molde.

Solidificação e cristalização

Solidificação de uma forma simples é a mudança de fase de líquido para sólido. Mas quando se aprofunda verifica-se que há mudanças no material à medida que a estrutura desordenada do líquido se transforma em um arranjo ordenado de cristais.

Existem dois termos associados a esta transformação, transição vítrea e transição líquida. A transição vítrea refere-se a essa transição de fase particular quando o ponto de partida não é um líquido, nem um sólido obviamente, mas quando a estrutura desordenada é congelada como está. A cristalização refere-se à mudança de fase para o estado sólido, a partir do estado líquido ou do estado do vidro e a cinemática de ambos é algo diferente. Uma vez que nosso principal foco de discussão é sobre fundição, que é sobre a conversão do líquido para a fase sólida, não vamos aprofundar os detalhes da transição no vidro.

Efeitos do tamanho do grão

O tamanho do grão refere-se aos cristais que são formados durante o processo de solidificação. Seu tamanho depende, além de outros fatores, da taxa de resfriamento do metal líquido. Quanto mais lento for o metal, o grão de tamanho de maior é formado e vice-versa. Uma vez que estamos interessados ​​em ter propriedades mecânicas melhoradas durante a fabricação, como tenacidade, força e assim por diante, seria interessante notar que propriedades mecânicas superiores estão associadas com tamanhos de grão mais finos.

Novamente no processo de fundição, pode não haver espaço suficiente para a supressão ou indução de uma mudança de fase no metal fundido por causa da simplicidade do processo. Em outros processos industriais, este fenômeno é normalmente usado para produzir tamanhos de grãos ultrafinos usando várias técnicas para solidificação rápida.

Outro termo que precisa ser esclarecido antes de estudar as mudanças no nível da microestrutura dentro do molde é super-refrigeração. Basicamente, o super-refrigeramento refere-se ao processo de resfriamento de um líquido muito abaixo do seu ponto de congelamento, o que induz certas características únicas no nível micro.