Title

PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UM DISPOSITIVO PARA A OBTENÇÃO DE SOLIDIFICAÇÃO DIRECIONAL DE LIGAS FERROSAS

Project and Construction of a Device to Get Directional Solidification of Ferruginous Alloys

Authorship

Melo, Mírian de Lourdes Noronha Motta; Madiuto, Paulo Fernando; Davelli, Carlos Rodrigo; Massak, Marcus Vinicius; Godoy, Celso de; Vaz, Joao Alex Franciscon; Vassoleri, Ed Nelson

Melo, Mírian de Lourdes Noronha Motta

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Massak, Marcus Vinicius

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Godoy, Celso de

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Vaz, Joao Alex Franciscon

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Vassoleri, Ed Nelson

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DOI

10.5151/2594-5300-0031

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Abstract

Este trabalho trata do projeto e construção de um dispositivo para obtenção de solidificação direcional de ligas ferrosas, em especial, aços inoxidáveis. Esta técnica consiste em direcionar o fluxo de extração de calor do metal no molde para obtenção de uma estrutura colunar. Visando a relação entre os parâmetros térmicos durante a solidificação e a microestrutura bruta de fusão, para que se tenha um controle do processo e das características finais do fundido. Para a obtenção de estrutura colunar foi necessário projetar e construir um dispositivo capaz de promover a solidificação direcional de ligas ferrosas com diferentes taxas de resfriamento. Este dispositivo aquece as laterais de um molde cerâmico cilíndrico. Este aquecimento serve para evitar a extração de calor pelas paredes do molde cerâmico e, dessa forma, impede a nucleação e crescimento de cristais nestes locais. A extração de calor ocorre pela parte inferior do molde através de uma coquilha de cobre refrigerada à água. Numa primeira etapa foi utilizado aço inoxidável austenítico AISI 304, com temperatura liquidus de 1510oC e solidus 1350oC. O aço foi fundido num forno de indução e vazado a 1630oC no molde previamente aquecido dentro do dispositivo construído. Foi obtida solidificação direcional com aproximadamente 120 mm de zona colunar. A experiência adquirida com o aço AISI 304 poderá ser aplicada em outras ligas de interesse, visto que, neste aparato será possível fazer estudos de solidificação direcional de ligas com temperatura de solidificação em torno de 1500oC.

This work deals with the project and the construction of a device to get directional solidification of ferruginous alloys, particularly, stainless steels. This technique consists of addressing the extraction flow of the metal heat in the mold to get columnar structure. It aims at the relation among the thermal parameters during the solidification and the rough microstructure of melting in order to have a control of the process and the final characteristics of the melted. It was necessary to project and build a device capable to promote the directional solidification of ferruginous alloys with different rate of cooling. This device heats up the sides of a cylindrical ceramic mold. This heating is used to avoid the heat extraction for the ceramic mold walls and, in that way, it hinders the nucleation and growth of crystals in these places. The heat extraction happens for the inferior part of the mold through a copper chill cooled to water. In a first stage, stainless austenitic steel AISI 304 was used with a liquidus temperature of 1510oC and solidus one of 1350oC. The steel was melted in an induction oven and leaked at 1630oC in the mold previously heated up inside the built device. It was obtained SD with about 120mm of columnar area. The acquired experience with the steel AISI 304 can be applied in other alloys of interest, because in this apparatus it will be possible to do surveys of alloys with a solidification temperature of 1500oC.

Keywords

Solidificação direcional, Taxa de resfriamento, aços inoxidáveis.

Directional solidification, Cooling rate, stainless steels.