O que você entende por macro e microssegregação, fenômenos que ocorrem durante a solidificação de metais e ligas metálica?

Passo 1

Beleza, então o enunciado pergunta “o que você entende por macro e microssegregação, fenômenos que ocorrem durante a solidificação de metais e ligas metálicas?”
Conteúdo: metalurgia – solidificação e distribuição de solutos.
O que vamos precisar:
  1. Saber o que é segregação de elementos durante a solidificação;
  2. Entender o conceito de coeficiente de partição (k);
  3. Ver diferença de escala (micro vs. macro) e mecanismos envolvidos.

Passo 2

Microssegregação – o que é e por que rola
  1. Quando um metal ou liga começa a solidificar, o sólido que se forma “puxa” certos elementos em maior ou menor quantidade do que o líquido.
  2. Esse “gostar mais ou menos” a gente quantifica com o coeficiente de partição: k = CsClonde Cl = C0,(1 - fs)^,k-1 é a concentração do soluto na fase sólida que se formou e é a concentração do soluto no líquido restante na interface.
  3. Se , o soluto tende a ficar mais no líquido, e conforme a solidificação progride, o líquido vai ficando cada vez mais rico nesse soluto. Dentro de um mesmo grão ou entre dendritos, surgem regiões mais “fortes” e mais “fracas” no soluto – é a microssegregação.
  4. Teoria básica: a cada fração sólida formada , a composição do líquido remanescente segue a equação (modelo de Scheil): e o sólido que se forma num instante tem composição .
  5. Como o tempo de difusão dentro dos dendritos é curto comparado à velocidade de solidificação, o soluto não se “homogeneíza” completamente – e pronto, microssegregação instalada.

Passo 3

Macrosegregação – o que é e como aparece
  1. Enquanto a microssegregação é “dentro do grão”, a macropegregação ocorre em escala de peça ou lingote (centímetros a metros).
  2. Acontece porque, além do coeficiente de partição, flui convecção no líquido (diferenças de densidade, correntes de calor, contração durante solidificação) e fluxos de soluto arrastam regiões mais ricas ou mais pobres.
  3. Exemplos de mecanismos:
    • Fluxo de sucção de líquido em direção a zonas de contração (porosidades);
    • Correntes de convecção térmica ou gravitacional que movem o soluto;
    • Floating grains: grãos recém-formados podem flutuar e levar soluto junto.
  4. O resultado são zonas grandes da peça com composições diferentes da nominal – isso prejudica propriedades mecânicas e químicas.

Resposta

Macrosegregação é a variação de composição em escala grande (peça inteira) causada por fluxos e contração do líquido durante a solidificação. Microssegregação é o acúmulo de soluto em regiões muito pequenas (entre os dendritos ou dentro de grãos) devido ao coeficiente de partição e à falta de difusão suficiente para homogeneizar a liga.

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