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Fundamentos do processo de formação e solidificação da Zona Fundida_Especialização_SIMISA_2014

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia de Materiais Curso de Especialização em Metalurgia da Fundição Disciplina: Introdução ao processo de soldagem (DCE0005) Tópico I: Fundamentos do processo de formação e solidificação da Zona Fundida Docente: Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng. Período: 13 a 15/02/14 e 20 a 22/02/14 Fundamentos da solidificação da ZF Índice (conteúdos abordados):  Apresentação da disciplina  Importância do estudo da Metalurgia da Soldagem  F
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    Disciplina: Introdução ao processo de soldagem (DCE0005) Tópico I: Fundamentos do processo de formação e solidificação da Zona Fundida Docente: Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng. Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia de Materiais Curso de Especialização em Metalurgia da Fundição Período: 13 a 15/02/14 e 20 a 22/02/14  Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng. Índice (conteúdos abordados): Referências básicas:   KOU, Sindo. Welding Metallurgy; WAINER, Emilio. Soldagem: Processos e Metalurgia; MESSLER, R.. Principles of Welding: Processes, Physics, Chemistry, and Metallurgy; MACHADO, Ivan. Soldagem e Técnicas Conexas: Processos;    ASM. ASM Handbook: Welding, Brazing and Soldering;  AWS. Welding Handbook: Welding Science and Technology; OYSTEIN, Grong. Metallurgical Modelling of Welding; BLONDEAU, Régis. Metallurgy and Mechanics of Welding; MESSLER, R.. Joining of Materials and Structures; BONNET, C. Le Soudage Métallurgie et Produits; ISF Aachen. Welding Metallurgy; Revista Soldagem & Inspeção; Revista Welding Journal. Consultas/dúvidas: barra@ct.ufrn.br     Apresentação da disciplina  Importância do estudo da Metalurgia da Soldagem  Fundamentos da formação e solidificação da Zona Fundida (teoria do superesfriamento constitucional)  Nucleação homogênea x nucleação heterogênea  Crescimento de grão, espaçamento dendrítico e segregação  Mecanismos de maximização das propriedades mecânicas e metalúrgicas da ZF Fundamentos da solidificação da ZF  Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng. E o plasma?!  Adaptado de: Refrigeração.net Energia / temperatura Considerações iniciais Quais as diferenças entre estado, fase e microconstituintes? Fase metaestável ”martensita” mostrando estrutura de agulhas (Fonte: Sharper Razor, 2013) Microconstituitne “perlita” apresentado lamelas de F 3 C na matriz ferrítica “   “(Fonte: CAU). Fundamentos da solidificação da ZF   Considerando temperatura, pressão e composição química constantes, a mudança espontânea se dará no sentido da diminuição de G ;   Neste caso, o estado de equilíbrio termodinâmico “considerado estável” é o de menor energia livre;   Um sistema de estado metaestável está localizado numa região de mínimo local de energia livre (não, necessariamente, o mínimo global);   A passagem de estado líquido-sólido é seguida de contração volumétrica (na ordem de 6% para metais e ligas comuns de engenharia) e densidade (2 a 6%).   Para as ligas metálicas, ocorrerá gradiente de composição química no material solidificado (geração de micro e macrosegregação)  –  variação nas propriedades x formação de defeitos?!.  Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.  A estabilidade da existência de uma fase/estado dependerá da combinação entre a energia livre de volume e a temperatura apresentada na região de interesse. G = 0   G > 0 G l    –  líquido G s  - sólido Material puro T` O incremento na quantidade de sub-resfriamento (supercooling), abaixo de T f  ,  provoca a elevação na driving force  termodinâmica para solidificação.   Na prática, a passagem do estado líquido para o estado sólido não acontece espontaneamente quando a temperatura está abaixo de T f  . Assim, pequenas quantidades de sólidos nucleiam e crescem produzindo a completa solidificação.     A nova superfície “embrião” criada pela solidificação (superfície entre sólido e líquido) apresenta uma energia por unidade de área que é a tensão superficial (). Para haver solidificação será sempre positiva e G. G < 0 Fundamentos da solidificação da ZF
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