Não ferrosos

Solidificação

Solidificação de metais e formação da estrutura interna de grãos

A transformação do estado líquido para o sólido ocorre devido a transformação da matéria para uma condição mais estável com menor energia livre.
Para que o processo de solidificação aconteça deve haver uma redução de energia livre. Desta forma no ponto de equilíbrio nada acontece, pois as energias dos dois estados são iguais.
A solidificação somente ocorrerá se o metal for resfriado abaixo da temperatura de equilíbrio
Essa diferença entre a temperatura de equilíbrio e a temperatura onde a solidificação efetivamente acontece chama-se grau de super-resfriamento.
Quanto maior a taxa de resfriamento maior o grau de super-resfriamento.

Mecanismos de nucleação

Nucleação homogênea
Próprio metal fornece átomos para formar núcleos
Sub resfriamento usualmente de centenas de graus Celsius
Nucleação heterogênea
Presença de agentes nucleantes: superfície do recipiente, impurezas insolúveis, ou material estrutural.
Prática industrial: sub resfriamento de 0,1 a 10°C

Diagramas esquemáticos das várias etapas da solidificação de um material policristalino: Os pequenos quadrados representam células unitárias em uma escala bidimensional

Figura 1.

a) Nucleação b) Formação de grãos colunares c) Solução solida d) Contorno de grão
Processo de solidificação-Formação dos grãos a partir das paredes do molde

Figura 2.

Processo de solidificação-Formação dos grãos

Os grãos são formados no início do processo de solidificação a partir de pequenos agrupamentos de átomos chamados de núcleos.
Cada núcleo da origem à um grão com crescimento cristalográfico em direção diferente de seus vizinhos.
Quando resta pouco líquido e os diferentes grãos começam a se encontrar, formam o contorno de grão.
O contorno de grão é uma região de 2 a 10Ǻ, desordenada, sem uma estrutura cristalina definida, sendo,