Solidificació de metalls i diagrames de fases en equilibri

SOLIDIFICACIÓ DE METALLS

Tipus de transformació de fase en què es distingeixen 2 etapes: nucleació i creixement. Els primers instants domina la nucleació, quan avança, dóna pas al creixement. En la nucleació es forma de colonies d'uns pocs centenars d'àtoms amb l'estructura i disposició atòmica característica de la nova fase. Si només intervenen àtoms del metall pur: nucleació homogènia, si intervenen altres agents: nucleació heterogènia. En el creixement, els nuclis creixen de mida amb l'addició d'àtoms provinents de la fase líquida. El motor de la transformació líquid->sòlid és la variació d'energia lliure del sistema.

Nucleació homogènia

El líquid que s'està refredant s'apropa a la temperatura de solidificació, alguns àtoms amb menys energia atenuen el moviment, es formen forces d'enllaç i s'agrupen momentàniament seguint el patró cristal·lí de la fase sòlida. Aquests grups es consideren embrions i quan arriben a una mida crítica es converteixen en nuclis.

Nucleació heterogènia

Els processos de nucleació són catalitzats per les heterogeneïtats presents al sistema (parets del motlle que conté el metall líquid, límits de gra...) que constitueixen llocs preferents per a la nucleació, agents nucleants.

DIAGRAMES DE FASES EN EQUILIBRI

Conceptes bàsics: Aleació metàl·lica: mescla de 2 o més metalls. Components: menor nombre de variables individuals independents (vapor, líquid, sòlid) mitjançant els quals la composició del sistema pot expressar-se quantitativament. Fase: porció del sistema químicament i físicament homogènia i que posseeix una interfície definida amb les fases adjacents. Microestructura: conjunt de característiques morfològiques en els sistemes observables relatives a l'estructura interna d'un material, emprant pocs augments (x25-x1000), microscòpia òptica tradicional.