Solidificacion

1.1 Solidificación
La fundición de lingotes es un paso importante en la fabricación de productos forjados o laminados, el tamaño depende del tipo de metal y uso, para la fabricación del acero se emplean lingotes de 6-8 toneladas.

Cuando solidifica un lingote ocurren tres fases separadas en distintas características de tamaños y formas cristalinas, llamadas zonas.
1.2.1 Zona deEnfriamiento rápido.
La estructura de esta zona consiste en muchos granos pequeños casi equiaxiales, sigue el contorno del molde consistente en pequeños cristales de tamaños iguales. Aparentemente la nucleación por lo general se produce a partir de sitios muy pequeños a lo largo de la pared del molde provocándose esta fina estructura de grano. Sin embargo esta estructura no crece mucho hacia adentroantes de que emerja la estructura columnar.
Para el caso de metales puros, cuando se vierte el metal puro en un molde, las paredes del último, que están a una temperatura mucho mas bajo (usualmente temperatura ambiente) que el líquido enfría rápidamente la capa del líquido con la que están en contacto. Como resultado, se caerá la temperatura del metal líquido, a una corta distancia de lasparedes del molde, por debajo de la temperatura de solidificación de equilibrio.

Debido a la rapidez con la que desciende la temperatura del liquido, resulta usualmente una considerable magnitud de sobreenfriamiento. Cuando ocurre la nucleación (de ordinario heterogénea), su velocidad será relativamente rápida, resultando que el tamaño promedio de grano de este sólido será pequeño.

Debido aque los cristales se forman independientemente, sus orientaciones serán causales. Finalmente como el crecimiento es limitado por cristales vecinos similares nucleados a tiempos aproximadamente idénticos, sus zonas serán casi uniformes y su estructura se dice que es casi equiaxial. Los cristales en la zona de enfriamiento rápido se desarrollan tanto por nucleación como, por crecimiento. Los núcleoscristalinos se forman en el líquido y crecen en tamaño hasta que hacen contacto con los cristales vecinos.

1.2.2 Zona columnar.
Los granos de la zona de enfriamiento rápido tiene intercaras dendríticas. Algunos de estos granos tendrán sus dendritas perpendicularmente a la pared, mientras que otros tendrán sus ejes dendríticos en un ángulo con la pared del molde.

Por un procesode crecimiento competitivo los granos con dendritas perpendiculares a la pared del molde tienden a presionar a los granos, de modo que la zona columnar consiste en granos relativamente alargados orientados cristalográficamente con sus direcciones dendritas paralelas a la dirección del flujo del calor. Los granos columnares crecen hacia el centro del lingote a lo largo de las direcciones de flujotérmico atrás de una intercara dendrítica que avanza.

En los metales cúbicos las dendritas crecen en la dirección <001>, por lo que las direcciones<001>yacen paralelos al eje largo de los granos columnares .este hecho se pone de manifiesto en la producción de aleaciones de hierro para magnetos. La inducción magnética es anisotrópica, siendo mayor a lo largo de las direcciones<001>.con un enfriamiento severo en el fondo de un lingote es posible solidificar direccionalmente desde el fondo a la pared superior, produciéndose así un lingote que es virtualmente columnar en su totalidad (colada unidireccional). En tal lingote, todos los granos tiene una dirección <001> alineado y por consiguiente esta técnica se usa bastante para producir magnetos de alto grado parafines tales como obtención de altoparlantes.

Aquí predomina el crecimiento de los cristales y se observa muy poca nucleación, tan pronto como comience la nucleación en la zona de enfriamiento rápido, comienza a elevarse de nuevo la temperatura de solidificación de equilibrio. Esto por supuesto es resultado natural de desprendimiento de calor latente de fusión que cambia el contorno de la...