solidificação metais

1. SOLIDIFICAÇÃO E SOLUÇÕES SÓLIDAS
1.1 INTRODUÇÃO
A solidificação consiste no processo de verter um fundido em moldes para produzir formas sólidas.
O estudo da solidificação é importante por que a maioria dos produtos metálicos passa do estado líquido para o estado sólido em algum estágio da sua fabricação e sua estrutura sólida formada determina as propriedades dos produtos finais.
Em geral, pode-se dividir a solidificação de um metal ou liga nas seguintes etapas:
1.
2.

Nucleação: Formação de núcleos estáveis no líquido;
Crescimento: Os núcleos formados originam cristais e formam uma estrutura de grão.

Figura 1: Esquema mostrando as várias etapas da solidificação dos metais. A) Formação de núcleos; B) Crescimento dos núcleos, originando cristais; C) Junção dos cristais para formar grãos e correspondentes limites de grão. Os grãos estão orientados aleatoriamente.
A forma que cada grão adquire após a solidificação do metal depende de muitos fatores, entre os quais são importantes os gradientes térmicos.

1.2 NOÇÕES SOBRE A TEORIA DE SOLIDIFICAÇÃO
No estado sólido os átomos de um metal vibram com certa frequência em torno de posições geométricas definidas (determinadas pelo tipo de arranjo cristalino específico do metal em questão).
Entretanto, no estado líquido, tais átomos, além de vibrarem, possuem movimento de translação dentro do líquido e entram em colisão, envolvendo milhares de átomos simultaneamente.
Pode-se imaginar que nesta colisão, surge um agrupamento momentâneo de átomos, formando um núcleo, com um dado arranjo atômico (CCC, CFC, HC, etc). O núcleo é um sólido que pode crescer ou se dissolver, dependendo da temperatura do sistema. O crescimento do sólido se dá por migração de átomos do liquido para o sólido, acoplando os átomos nas posições de equilíbrio do reticulado que é específico do metal em questão, conforme indicado na figura 2:

Figura 2: Migração de átomos do líquido para o sólido.

A temperatura na qual