7.8. Fusão e Solidificação

A fabricação da maioria dos materiais metálicos, de vidros, polímeros e mesmo de algumas cerâmicas compreende a fusão dos materiais e o vazamento do líquido resultante num molde para produzir um sólido de forma e tamanho convenientes. A solidificação usualmente se dá da parede do molde para o seu interior, à medida que o calor é retirado do sistema através dessa parede. Em conseqüência, os grãos da microestrutura do sólido formado são, com freqüência, colunares, longos, estreitos e perpendiculares à parede do molde (Figura 7.q.). Os grãos, de modo geral, não se formam de maneira homogênea e instantânea. De fato, cada grão se forma primeiramente pelo resfriamento de algumas camadas, sendo que o líquido remanescente entre elas se solidifica mais tarde. Estas camadas externas do grão formam estruturas chamadas de dendritas (Figura 7.r.a.) e ocorrem na solidificação de diferentes materiais. O crescimento de dendritas se dá durante a solidificação de metais, vidros instáveis que se cristalizam no resfriamento, etc. O crescimento de dendritas acontece em várias situações, como no processo de formação de quartzitos (Figura 7.r.b.). Freqüentemente no caso de metais, as dendritas são delineadas por um ataque químico porque a sua composição química varia da parte interna para a externa. Este gradiente de composição entre o primeiro e o último material a se solidificar é denominado segregação dendrítica e, normalmente, é considerado indesejável. Tais gradientes podem ser eliminados pela homogenização da peça segregada, isto é, pelo seu aquecimento a uma temperatura elevada, até que a composição se torne uniforme em todo o material.

Figura 7.q – Microestrutura do resfriamento de um lingote mostrando estrutura dos grãos formados e formação de dendritas em grãos próximos às paredes do molde
Figura 7.r.a – Liga de composição 70 Cu – 30 Ni (%p) apresentando dendritas zonadas.
Figura 7.r.b – Dendritas em rochas metamórficas: dendritos de em quartzitos