materiais mecanicos

Solidificação de metais

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.

Visão termodinâmica
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A transformação do estado líquido para o sólido (e vice versa) ocorre devido a transformação da matéria para uma condição mais estável. A diferença entre o metal puro no estado líquido e no estado sólido é que no líquido ocorrem ordenações de curto alcance nos átomos (a estrutura como um todo pode ser considerada desordenada) e no sólido ocorrem ordenações de longo alcance seguindo a célula unitária característica do metal

Solidificação
• O processo de solidificação ocorre em duas etapas denominadas de nucleação e crescimento. Inicialmente forma-se um pequeno núcleo sólido, no interior do líquido, que posteriormente cresce. Isto ocorrerá com vários núcleos simultaneamente até que todo o material seja um sólido.

Solidificação
• Durante a solidificação, um material metálico sofre o rearranjo de seus átomos que determina a sua estrutura cristalina

Nucleação e Crescimento
• Nucleação: “aparecimento” das primeiras partículas sólidas – aglomerados de átomos com estrutura cristalina)
• Crescimento: desenvolvimento dos núcleos até que todo o líquido seja transformado em sólido

Solidificação

Nucleação
• A nucleação poderá ser homogênea ou heterogênea • Nucleação homogênea o Próprio metal fornece átomos para formar núcleos

• Nucleação heterogênea o Presenca de agentes nucleantes: superfície do recipiente, impurezas insolúveis, ou material estrutural Solidificação
• A temperatura de fusão é igual a temperatura de solidificação?

Calor latente

Solidificação

Energia Livre e Temperatura

Solidificação
• Idealmente, em um material puro,