Aula 07- Tecnologia dos Metais Líquidos

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Disciplina: Processos de Fabricação 
Parte 2: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Dr. Eng. Metalúrgica
Aula 07 – Tecnologia dos metais líquidos 
1. Introdução
Gases em metais líquidos: fenômenos e conseqüências.
Problemas sob o ponto de vista da metalurgia de fundição.
Princípios da solubilidade e da formação de compostos.
2. Remoção de Gases de Metais Líquidos
Remoção de hidrogênio.
Remoção de oxigênio..
3. Propriedades dos Metais Líquidos.
Fluidez.
Variação da fluidez com a temperatura de vazamento.
Variação da fluidez com a composição química e com o modelo de 
solidificação
GASES EM METAIS LÍQUIDOS
Fenômeno: os metais líquidos dissolvem 
consideráveis volumes de gás durante as operações 
de fusão
Conseqüência: os gases dissolvidos no seio do líquido 
devem ser removidos antes da solidificação sob pena de 
ocorrência de defeitos tipo “bolhas de gás” devido as 
diferentes solubilidades destes gases no líquido e no 
sólido.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 07: Tecnologia da fusão
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Problema sob o ponto de vista da 
Metalurgia de Fundição
Surge quando a quantidade de gases no 
metal líquido excede a que pode ser retida 
em solução sólida.
⇓
A concentração de gases no líquido 
remanescente aumenta com o progresso da 
solidificação e, em certo ponto, nucleiam-se e 
crescem bolhas gasosas.
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Princípios de Solubilidade e Formação de Compostos
A dissolução de um gás em um metal pode ser 
indicada por uma expressão do seguinte tipo:
M H Hl g( ) ( )+ ⇔2 2
particularmente para o Al:
Al H Hl g( ) ( )+ ⇔2 2
a molécula H2 (g) de gás hidrogênio se dissocia em 
contato com o Al, entrando em solução como 
hidrogênio atômico → H
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Para o Sistema Al(l) e O2(g) o produto da reação 
é um composto sólido (s): 
Al O Al Ol g s( ) ( ) ( )+ →2 2 3
O-2 não se dissolve no Al(l) e forma um filme de 
óxido na interface metal-gás. 
Nas condições normais de fundição Al2O3 se forma 
como um filme sólido na superfície do alumínio 
líquido.
⇓
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Eliminação de Gases nos Metais Líquidos
Tratamentos mais importantes na remoção 
de contaminantes gasosos de metais líquidos:
Remoção de Hidrogênio
Remoção do Oxigênio
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Remoção de Hidrogênio
Prática mais comum de desgaseificação: 
Borbulhamento de um gás inerte no metal líquido
“Cloro ou Nitrogênio no caso das ligas de Al”
⇓
O gás inerte ao se deslocar no interior do 
líquido tende a arrastar consigo o H atômico
dissolvido neste líquido, ocorrendo então a 
desgaseificação do metal líquido.
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Remoção do Oxigênio
A solubilidade do oxigênio nos metais difere da do 
hidrogênio principalmente pela grande tendência do 
oxigênio de formar compostos estáveis com os
metais.
a) Compostos insolúveis nos metais líquidos nas 
temperaturas normais de fusão ⇒ a desoxidação se 
torna desnecessária, como nos casos do Al, Mg, Sn, 
Pb, Cd, Zn e respectivas ligas 
b) Metais que dissolvem oxigênio(Cu, Ni e Fe) ⇒ a
solubilidade do oxigênio em relação à atmosfera dos fornos 
pode ser tratada de mesma maneira que com o 
hidrogênio 
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Desoxidação pela Aplicação do Princípio da 
Estabilidade Relativa dos Óxidos
Ma = metal líquido solvente contendo oxigênio em solução 
Mb = elemento soluto adicionado
Se o óxido MbO mais estável que o óxido MaO. 
Mb é considerado um desoxidante satisfatório para o metal 
Ma se forem obedecidas outras condições adicionais
⇓
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Condições para que uma Metal B seja um 
desoxidante efetivo do Metal A
• O produto de desoxidação (óxido MbO) deve 
separar-se facilmente do metal líquido.
• As propriedades do metal Ma não devem ser 
afetadas substancialmente por qualquer resíduo de Mb
que permaneça em solução.
• A quantidade de oxigênio residual em solução não 
deve ter efeito significativo nas propriedades da liga 
fundida.
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A reação de desoxidação pode ser 
representada pela equação: 
M O M Ob b+ ⇔
onde Mb e O estão em solução em Ma , e MbO é um 
óxido sólido, líquido ou gasoso
Exemplo : Desoxidação de Aços 
Ma = Ferro Líquido Mb = Al - Si - Mn
MbO = Al2O3 - SiO2 - MnO
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Fluidez: propriedade determinante da maior ou 
menor aptidão de um material metálico para a 
obtenção de peças fundidas. 
Casos Críticos:
• peças que apresentam paredes muito finas 
• o fluxo de metal líquido precisa percorrer 
distâncias muito grandes ⇒ grandes perdas de 
carga e de temperatura.
PROPRIEDADES DOS METAIS LÍQUIDOS
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• Variação da Temperatura de Superaquecimento
Fatores que Influenciam na Variação da Fluidez
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25
Silício (%)
Fl
ui
de
z 
(%
)
Tv= 7040C 
Tv= 7600C 
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Fatores que Influenciam na Variação da Fluidez
• Composição Química e Modelo de Solidificação
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60
 cobre (%)
F
lu
id
ez
 (
cm
)
T = 800ºC
Máxima Fluidez no 
ponto de composição 
eutética
Mínima Fluidez em composições referentes a 
Regiões de Grandes Intervalos de Solidificação⇒ Solidificação Extensiva
⇓
Solidificação 
Progressiva
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