Solidificacion

Universidad Simón Bolívar Departamento de Ciencia de Materiales MT-6312, SOLIDIFICACION. Profesor Omar Quintero Sayago.

SOLIDIFICACIÓN
CONTENIDO
Tema IV: 1.1.1.2.2.1.2.2.2.3.2.4.Solidificación de metales puros. Criterios de Inestabilidad de la interfaz líquido-sólido. Solidificación de Aleaciones. Características Fundamentales. Redistribución de Soluto. Inestabilidad de la IntercaraLíquido-Sólido en Aleaciones. Efectos Microestructurales debidos a Redistribución de Soluto. p 2 “ 3 “ 7 “ 7 “ 8 “ 18 “ 21 “ 23 “ 28 “ 33 .” 34 “ 46 “ 46 “ 48 . “ 48 “ 49 “ 50 “ 51 “ 52 “ 53 “ 53 “ 58 “ 62 “ 63 “ 64

2.4.1.- Crecimiento Celular de la Intercara Líquido-Sólido. 2.4.2.- Crecimiento Dendrítico de la Interfaz Líquido-Sólido. 3.3.1.3.2.Segregación. Microsegregación. Macrosegregación.3.2.1.- Segregación por Gravedad. 3.2.2.- Efecto Ludwig-Soret. 3.2.3.- Segregación Normal. 3.2.4.- Segregación Inversa. 3.2.5.- Pecas. 3.2.6.- Bandeado. 3.3.4.4.1.4.2.4.3.4.4.5.Modelos de Macrosegregación en Lingotes. Espaciado entre Dendritas. Espaciado entre Brazos Dendríticos Primarios. Espaciado entre Brazos Secundarios. Predicción Microestructural. Coherencia Dendrítica. Referencias Tema IV.Universidad Simón Bolívar Departamento de Ciencia de Materiales MT-6312, SOLIDIFICACIÓN Profesor Omar Quintero Sayago.

SOLIDIFICACIÓN
TEMA IV

1.-

SOLIDIFICACIÓN DE METALES PUROS
(1,2)

Cuando un metal puro solidifica bajo condiciones cercanas al equilibrio

, toda la masa se cristaliza a una

misma temperatura, conocida como temperatura de solidificación, Tf, que es constante y quese mantiene constante mientras se libera todo el calor latente de transformación; una vez que el metal ha solidificado ocurre el enfriamiento. Sin embargo, cuando el metal puro considerado anteriormente se solidifica bajo condiciones de no equilibrio, los cristales sólidos no se forman a la temperatura de solidificación, sino que ocurre a una temperatura T menor que Tf, lo que implica elrequerimiento de un subenfriamiento

cinético
ΔTk = (Tf - T) (4-1),

definido e ilustrado mediante una curva de enfriamiento en la figura 4.1.

Fig. 4.1

Una vez producida la nucleación del sólido, evento que sucede a la temperatura TN, detectable cuando en la curva derivada del termopar cercano al borde de extracción de calor, (dT/dt) vs t se crea una brusca desviación de la linealidad de lapendiente, figura 1.21. Cuando hay suficiente cantidad de sólido, se produce la liberación de una cantidad apreciable del calor latente de transformación, figura 3.7.c, lo que conduce a un aumento en la temperatura del sistema hasta cercana a la del equilibrio de solidificación, Tf, y aquí permanece constante, hasta que toda la masa líquida haya solidificado. Este fenómeno de aumento de temperaturadesde el inicio de la solidificación se denomina Recalescencia, figura 3.7.c.

En la figura 4.1, se detallan los eventos descritos en la figura 3.7.c hasta 3.7.e y que están definidos en la ecuación (3.12). Tanto la solidificación como la fusión son transformaciones entre los estados cristalográficos y nocristalográficos de un metal o aleación; estas transformaciones, por supuesto, constituyen elfundamento de las aplicaciones tecnológicas al vaciado de lingotes, al vaciado de piezas, a la colada continua de metales y aleaciones, al crecimiento monocristalino de semiconductores, al crecimiento unidireccional de aleaciones mixtas (composite alloys), y a los procesos de soldadura. Para que ocurra la solidificación del metal, sólo es necesario disipar el calor latente de solidificación, ΔH,que se puede lograr mediante las siguientes formas: (a), por conducción desde el sólido, hacia un sumidero de calor; (b), por conducción hacia el líquido, cuando está subenfriado a una temperatura inferior a Tf; y (c), por aplicación de una fuerza electromotriz, o diferencia de potencial al existir un gradiente de temperatura (Efecto a través de la intercara sólido-líquido en dirección hacia el...