SEGREGAÇÃO

• É conhecida como heterogeneidade composicional.

• Pode ocorrer sob várias maneiras.

• É função da redistribuição do soluto na estrutura solidificada.

• Os diversos tipos de segregação são classificados como microssegregação ou macrossegregação.

SEGREGAÇÃO

• Microssegregação– Fenômeno de curto alcance

• Distância da ordem do tamanho de um grão ou de alguns mícrons

• Macrossegregação– Fenômeno de longo alcance

• Distância maiores que alguns diâmetros de grão

SEGREGAÇÃO• Tipos de Segregação

– Microssegregação– Celular– Dendrítica– Contorno de Grão

– Macrossegregação• Antes da solidificação

– Gravidade

• Durante a solidificação– Normal– Inversa– Densidade– Fibragem

SEGREGAÇÃO

• Durante a solidificação

– Variações de composições que ocorrem adjacentes a interface sólido/líquido, determinam a natureza e a extensão da segregação, e consequentemente, se ela é uma microssegregação ou uma macrossegregação.

SEGREGAÇÃO

• Microssegregação

– Refere-se à modificação de composição em função da rejeição de soluto entre as ramificações celulares ou dentríticas ou no máximo entre os contornos de grãos.

SEGREGAÇÃO

• Segregação Celular

– Baixo resfriamento constitucional

• Pode desenvolver uma interface celular.

• A medida que essa interface avança, o líquido vai se enriquecendo de soluto.

• Quando a projeção celular é estabilizada, o soluto é rejeitado por todos os lados.

• Ocorrerá acúmulo de soluto nos contornos da célula

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

• Segregação Interdendrítica

– Resultante da redistribuição do soluto durante a solidificação dendrítica.

• Variação na concentração de soluto entre o centro e a região externa da ramificação dendrítica.

– Grandes concentrações de soluto entre as ramificações podem propiciar a formação de segundas fases (sulfetos, nitretos, óxidos, etc.)

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

• Segregação em Contorno de Grão

– Pode ocorrer de duas maneiras:

• Se o contorno de grão for paralelo a direção de crescimento

– A energia superficial leva a um efeito de cavidade de contorno (profundidade 10 m)

• Encontro de duas interfaces de crescimento em movimento pode levar a uma concentração elevada de soluto (as vezes chamada de macrossegregação)

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

SEGREGAÇÃO

• Macrossegregação

– Resulta das variações que ocorrem no líquido antes da frente de solidificação ter caminhado bastante.

– É causada pelo movimento de líquido e sólido e provoca uma composição química que difere da composição média.

SEGREGAÇÃO

• Macrossegregação– Os fatores que influenciam o surgimento, são:

• Contração da solidificação e movimento de líquido interdendrítico.

• Diferença de densidade causadas pela formação de uma fase sólida ou por diferença de composição.

• Forças de origem externa ao sistema metal/molde como a ação de forças centrífuga ou a aplicação de campos eletromagnéticos

• Deformação da fase solidificada por ação de tensões térmicas ou pressão

SEGREGAÇÃO

• Segregação por Gravidade

– Ocorre durante os primeiros estágio de solidificação.

– É resultado das diferenças de densidade (metal) que produzem movimentos diferenciais no interior do metal líquido.

– As diferenças de densidade causam a flutuação ou a decantação de fases líquidas ou sólidas de diferentes composições.

SEGREGAÇÃO

• Segregação Normal

– Associada ao movimento de uma interface sólido/líquido planar

– Para ligas Ko < 1, o centro da peça ou lingote apresentará uma concentração de soluto muito mais elevada que a da superfície.

• Decorrente da rejeição de soluto na interface sólido/líquido

– Ocorre variação da composição final entre a superfície e o centro da peça

SEGREGAÇÃO

• Segregação Inversa

– Fazendo a mesma consideração com Ko < 1, espera-se que o último líquido a solidificar seja rico em soluto.

– Mas se existir crescimento dendrítico pronunciado, as concentrações de soluto se acumulam entre as dendritas e há um fluxo de líquido nos espaços interdendríticos.

SEGREGAÇÃO

• Segregação Inversa

– O fluxo de metal líquido nos espaços interdendríticos pode ocorrer devido a:

• Contração de volume na solidificação

• Contração térmica de resfriamento do sólido e do líquido

• Diferenças de densidades, resultantes de diferenças de temperatura

• Diferenças de densidades, resultantes de diferenças de composição química.

SEGREGAÇÃO

• Segregação Inversa

– Na maioria dos metais, observa-se uma contração de volume na solidificação.

– Dessa maneira, o fluxo de líquido apresenta-se em direção oposta à direção de crescimento.

– Como resultado, o líquido rico em soluto é injetado nos canais entre as dendritas, propiciando altas concentrações de soluto, nas regiões mais externas da peça.

SEGREGAÇÃO

• Fluxo de Líquido induzido por Densidade– O comportamento do fluxo de líquido influencia a

solidificação.

– O aumento do conteúdo de soluto provoca alteração na densidade do líquido.

– Esta por sua vez influencia o fluxo do líquido nos canais interdendríticos, produzindo os segregados de canais.

– A segregação de canal é mais provável quando a densidade do líquido decresce com o aumento do conteúdo de soluto.

SEGREGAÇÃO

• Fibragem– Quando a solidificação se desenvolve a uma

velocidade constante, forma-se um perfil de soluto acumulado junto à interface e que é determinante para a composição do sólido que se forma.

– Quando ocorrem variações na transferência de calor ou perturbações mecânicas ou térmicas próximas à interface, ocorrem variações correspondentes nas:

• Velocidades de crescimento

• Velocidade do fluxo interdenríticos

SEGREGAÇÃO

• Fibragem

– Se a velocidade de crescimento é subitamente aumentada, esse perfil de acumulação de soluto no líquido é solidificado formando uma estria (fibras) de concentração mais elevada, o que corresponde a uma uma forma de segregação positiva.

– Tanto a estrutura como a composição variam localmente.