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:
Conteúdo: metalurgia – solidificação e distribuição de solutos.
O que vamos precisar:
- Saber o que é segregação de elementos durante a solidificação;
- Entender o conceito de coeficiente de partição (k);
- Ver diferença de escala (micro vs. macro) e mecanismos envolvidos.
Passo 2
Microssegregação – o que é e por que rola
- 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.
- Esse “gostar mais ou menos” a gente quantifica com o coeficiente de partição:
onde é a concentração do soluto na fase sólida que se formou e é a concentração do soluto no líquido restante na interface. - 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. - 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 . - 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
- Enquanto a microssegregação é “dentro do grão”, a macropegregação ocorre em escala de peça ou lingote (centímetros a metros).
- 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.
- 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.
- 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.