Segregações -Heterogeneidade Química

Segregações -Heterogeneidade Química

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Características Gerais

É outro tipo de defeito que pode ocorrer em peças fundidas, também denominado hetereogeneidade química.

O que é: é a distribuição heterogênea de elementos de liga e impurezas dentro da estrutura do material

Causa: é provocada pela solidificação fora das condições previstas pelo diagrama de equilíbrio

Mecanismo de formação: Como este mecanismo de formação de defeitos é um pouco mais complexo, será descrito com mais detalhes.

Origem da Segregação

A solidificação de ligas metálicas ocorre em geral conforme a faixa de temperaturas mostrada na figura (exceto no caso de ligas eutéticas).

O metal ao ser resfriado atinge a temperatura liquidus. Nesta temperatura surgem os primeiros núcleos sólidos

Na continuidade surgem mais núcleos e crescem os núcleos existentes

Em condições de equilíbrio (resfriamento lento) , cada partícula sólida na mistura L+S possui a composição correspondente à linha solidus

Por sua vez o líquido tem a composição ditada pela linha liquidus

Exemplo: Para melhor entendimento, abaixo pode ser observado o exemplo da evolução da composição química do sólido e do líquido, no processo de solidificação de uma liga de cobre com 40 % Ni.

Observe que o primeiro sólido formado possui 52% de Ni

Durante a solidificação, a composição se altera de 52 a 40% de Ni, que é a composição média original da liga.

Como resultado a composição química nestas condições é homogênea ao longo do grão.

Na maioria dos casos reais a velocidade de solidificação não é baixa o suficiente para garantir as condições de equilíbrio, portanto o resultado não é ideal.

Ilustra-se a seguir o caso real de resfriamento em situação de não equilíbrio. Ou seja, esfriamento onde não há tempo para homogeneização química.

As partículas assim formadas terão , ao crescerem, diferentes composições na periferia e no núcleo.A ilustração refere-se à mesma liga Cu- 40% Ni .

Observa-se que a temperatura na qual termina a solidificação é inferior àquela obtida sob condições de equilíbrio. (Este fato possibilitará a ocorrência do fenômeno de liquação, comentado mais adiante).

Note que a composição do sólido, ao invés de seguir a linha solidus (como no exemplo anterior) segue a linha tracejada devido à falta de tempo para homogeneização da composição ao longo do grão.

O resultado final é que os grãos formados possuem um gradiente de composição química, isto é, a composição varia do centro para a periferia do núcleo.

Ocorre formação de zonas de distintas composições químicas dentro do grão, C1,C2,C3,C4,C5, conforme mostrado abaixo:

Observe que não se tratam de grãos concêntricos, pois não há contornos de grão entre uma zona e outra. As zonas situam-se dentro do grão e freqüentemente não são perceptíveis em exame microscópico.

Este tipo de heterogeneidade química (segregação) que se desenvolve dentro do grão é denominada de zonamento.

Consequencias

A presença de segregação traz como conseqüência o fato de que o último líquido a se solidificar (e que se situa no contorno de grão) , tem temperatura de fusão mais baixa que o resto do material (mais baixa inclusive do