Simulação de microestruturas de ligas ternarias pelo método do Campo de Fase

Abstract

RESUMOUm modelo do Campo de Fase para a solidificação de ligas ternárias Fe-C-P é proposto. Neste trabalho a relação entre as propriedades do material e os parâmetros do modelo é apresentada. No desenvolvimento do trabalho foi aplicado o modelo para a solidificação de ligas ternárias para a análise da difusividade dos solutos. Para os cálculos bidimensionais, o crescimento dendrítico é simulado para ligas ternárias de Fe-C-P. As alterações na concentração de fósforo afetam a velocidade da interface sólido/líquido. Essas alterações na velocidade da interface sólido/líquido se devem à baixa difusividade do fósforo durante o processo de solidificação.Palavras chaves: Campo de Fase, solidificação, segregação, dendrita. Simulation of microstructures of ternary alloys via Phase Field methodABSTRACT A phase field model for solidification of ternary alloys is proposed. In this paper, the relations between material properties and phase-field parameters are presented. In the development of this work, the ternary-alloy solidification model for the analysis of diffusivity is employed. For two-dimensional computations, the dendritic growth is simulated for Fe-C-P ternary alloys. The change in phosphorus concentration affects the interface velocity. This change in the interface velocity is due to the small diffusivity of phosphorus during the solidification process.Keywords: Phase Field, solidification, segregation, dendrite. INTRODUÇÃOÉ relativamente pouco conhecido que a produção de quase todos os objetos envolve a solidificação em algum estágio do processo de fabricação. A solidificação é importante porque é o principal fenômeno do processo de fundição, que é um método muito econômico para obtenção de produtos. Atualmente, grande parte dos conceitos e métodos desenvolvidos pela pesquisa dos fenômenos de solidificação já podem ser transferidos para a escala industrial com bastante sucesso, decorrendo daí um notável aperfeiçoamento da qualidade das peças obtidas por tal processo. Isso faz do estudo do processo de solidificação uma poderosa ferramenta. Nas tecnologias convencionais, o conhecimento e controle desse processo abrem horizontes promissores em função do seu potencial econômico, já que é o caminho mais curto entre a matéria-prima metálica e a forma final do produto. Essa conjuntura coloca a solidificação como uma das mais importantes especialidades da Metalurgia e da Ciência dos Materiais.A solidificação do metal no molde não se efetua de modo passivo, como poderia parecer à primeira vista. Na realidade, a transformação líquido/sólido pela qual passa o metal é de natureza ativa e dinâmica, já que durante a mesma ocorrem eventos como a nucleação e o crescimento de estruturas dendríticas que se não forem devidamente controladas, podem comprometer o desempenho do produto final ou, até mesmo, interromper a seqüência de fabricação. Tais eventos podem dar origem a diversos tipos de heterogeneidade que interferem drasticamente na qualidade metalúrgica do produto final. Portanto, a solidificação e as estruturas obtidas prov...