Metal·lúrgia i siderúrgia/Solidificació
Introducció
[modifica]En la ciència física, la solidificació, és el procés en el qual un líquid es converteix en un sòlid. El punt de congelació és la temperatura a la que això succeeix. La fusió, és el procés de convertir un sòlid a un líquid, és gairebé l'oposat exacte de congelació. Tots els líquids coneguts es someten a la congelació quan la temperatura es redueix prou, amb l'única excepció de l'heli líquid, que roman en estat líquid en el zero absolut i només pot ser solidificat sota pressió. Per a la majoria de les substàncies, els punts de fusió i de congelació són la mateixa temperatura, però, algunes substàncies tenen diferents temperatures de transició sòlid-líquid. Per exemple, l'agar es fon a 85 ° C (185 ° F) i es solidifica a 31 ° C a 40 ° C (89,6 ° F a 104 ° F), aquest procés es coneix com histèresi. En general, els compostos disminueixen de volum al solidificarse, encara que no succeeix en tots els casos; en el cas de l'aigua augmenta.
En metal·lúrgia els productes metàl·lics s'originen en una primera etapa en estat líquid, després del com es passa a l'estat sòlid mitjançant motlles o per bugada contínua. El procés de solidificació és determinant per a la qualitat del producte final, perquè si el material queda defectuós en aquesta etapa, serà molt difícil efectuar les correccions en el processament posterior.
Solidificació
[modifica]
La solidificació de metalls i aliatges és un important procés industrial ja que la majoria dels metalls es fonen per modelar-los fins a una forma acabada o semiacabada. En general, la solidificació d'un metall o aliatge pot dividir-se en les següents etapes:
- Formació de nuclis estables en el fos (nucleació).
- Creixement del nucli fins a donar origen a cristalls.
- La formació de grans i estructura granular.
L'aspecte que cada gra adquireix després de la solidificació del metall depèn de diversos factors, d'entre els quals són importants els gradients tèrmics. Els grans denominats equiaxials, són aquells en què el seu creixement ha estat igual en totes les direccions.
Nucleació
[modifica]
Els dos mecanismes principals pels quals esdevé la nucleació de partícules sòlides en un metall líquid són: nucleación homogènia i nucleación heterogènia.
- Nucleació homogènia: es considera en primer lloc la nucleació homogènia perquè és el cas més simple de nucleació. Aquesta es dóna en el líquid fos quan el metall proporciona per si mateix els àtoms per formar els nuclis.
- Nucleació heterogènia: en aquest cas la nucleació succeeix en un líquid sobre la superfície del recipient que ho conté, impureses insolubles, o altres materials estructurals.