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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Escola Politécnica
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
EET – 314 Transformação de Fases
Prof. Paulo Emílio Valadão de Miranda (pmiranda@labh2.coppe.ufrj.br)
			
Lista de Exercícios No 3
Faça uma análise dos mecanismos de solidificação de um aço comum ao carbono vazado ainda líquido em um molde metálico.
 R: Ao ser vazado, o líquido é logo resfriado abaixo da temperatura de fusão, quando entra em contato com a parede do molde. Muitos núcleos sólidos se formam na parede do molde e começam a crescer no líquido. Conforme o molde se aquece, muitos destes cristais podem ser separados da parede pelo líquido turbulento. Se a temperatura inicial for baixa, todo o líquido será rapidamente resfriado abaixo da temperatura líquidus e os cristais no líquido continuarão a crescer. A estrutura final, neste caso, inteiramente composta por grãos equiaxiais. Se a temperatura for alta, o líquido no meio do lingote permanecerá acima da temperatura liquidus por um longo tempo e a maioria dos cristais se fundirão novamente depois de se separar da parede do molde. Só restarão alguns cristais na parede do molde, todos equiaxiais, que formam a zona de resfriamento.
 Pouco depois de vazado, o gradiente de temperatura na parede do molde diminui e os cristais da zona de resfriamento crescem na forma de dendritas em certas direções cristalográficas. Aqueles que crescem em direções cristalográficas preferenciais se sobrepõem ao crescimento dos outros. O tamanho desta zona, zona colunar, depende do gradiente de temperatura e da faixa de resfriamento de não-equilíbrio.
 Se a temperatura ao redor das dendritas aumentar, depois que elas se formaram, ramos terciários e secundários podem se destacar do eixo principal. Se a temperatura cair novamente, todo o ramo pode desaparecer e agir como uma semente para uma nova dendrita. As correntes de convecção possibilitam um meio de carregar os ramos para locais onde eles possam se desenvolver mais livremente em dendritas equiaxiais. Se a convecção for reduzida, menos cristais são criados, causando um tamanho de grão final maior e uma preponderância de grãos colunares.
 As concentrações de carbono nas várias zonas são muito diferentes. A medida que o líquido se solidifica, dado o que o limite de solubilidade do soluto no sólido é menor do que no líquido. Com isso, o líquido a frente da interface sólido/líquido se tornará cada vez mais rico em soluto. Esse acúmulo de soluto permanecerá, até a formação do último sólido. A esse ponto, o soluto passará a formar uma fase separada na região central da peça.
Faça um desenho esquemático da estrutura bruta de fusão identificando grãos colunares, grãos equiaxiais e regiões de macrosegregação:
 R: FIGURA DA PÁGINA 234 DO LIVRO PORTER E EASTERLING
Defina super resfriamento constitucional.
R: Super-resfriamento constitucional é um super-resfriamento causado por mudanças de temperatura e quanto de composição. Este tipo de super resfriamento é que causa o crescimento de estruturas encontradas geralmente nas ligas.
Diferencie microsegregação de macrosegregação.
R: A microsegregação inclui diferenças em concentração que ocorrem em escala submicroscópica, como aquelas encontradas entre células, dendritas e grãos. Enquanto a macrosegregação se refere às variações de concentração em nível de longa escala, como aquela que ocorre quando o soluto é segregado durante a solidificação.
O que é dendrita e como ela se forma ?
 R: Dendritas ou grãos colunares são estruturas de forma ramificada semelhante a uma árvore. A formação delas ocorre quando uma instabilidade próxima à interface em crescimento, pela criação de um gradiente invertido de energia livre( geralmente isto é conseguido com gradiente de temperatura invertido). A interface entrará em colapso e surgirão instabilidades de forma. Usualmente, estas instabilidades da interface também entram em colapso de segunda ordem, desenvolvendo ramificações laterais. Assim sendo, a interface degenera-se morfologicamente, gerando as dendritas.