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Usando Thermo-calc Sistemas de mais alta ordem

Funções Termodinâmicas(Parte 3)

André Luiz V da Costa e SilvaRoberto R AvillezFlávio Beneduce

Ake Jansson

Julho de 2014

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Algo mais complexo que um binário- como tratar? (Bancos completos)

Banco de dados TCFE7Elementos Fe, C, CrRejeitar as fases: HCP, GRA, DIACálculo inicial 1000C, 0,1%C, 18%Cr

E ainda mais complexo?Liquidus, por exemplo? (aguarde!!!)

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System definer - Elementos

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Equilibrium Calculator- Ponto inicial e eixos

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Plot Renderer

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Diagrama ternário Fe-Cr-C isoterma 1000C

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Zoom

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Liquidus e transformações em um aço mais complexo (mais próximo a realidade)

Cr

C

T

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

TEM

PER

ATU

RE_

CEL

SIU

S

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4MASS_PERCENT C

Usar banco de dados TCFE7Definir elementos Fe, C, Cr, Ni, MnRejeitar fases indesejadasEquilibrio inicial 1000C e 0,2%C, 0,4%Cr, 0,1%Ni, 0,4%MnVariar a T

Gráfico de NP(*) ou “Amount of Phase”

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Escolher os elementos no System Definer

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Eliminar (ou DORMANT) as fases indesejadas

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Equilibrium Calculator- Um ponto inicial e o eixo T

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Gráfico T vs Quantidade de Fase

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Diagrama N (Fase) versus T

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Exemplo: Cálculo da T líquidus de um Aço

• Composição do Aço:0,2%C, 0,4%Cr, 0,1%Ni, 0,4%Mn• Definir o MATERIAL• Escolher o banco de dados: TCFE7• Eliminar as fases indesejadas: Grafite e Diamante (rejeitar

ou suspender?)• Definir CONDIÇÕES para calcular um PRIMEIRO equilíbrio

ex: T=1000 C P=1atm N=1• Calcular o equilíbrio• Definir o MAP/ STEP (variar a Temperatura)• Fazer o GRÁFICO

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Controlando o N em aço para conformação

Normal

Anormal

N mínimo

AlN

N máximo

AlN

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Calculo da Precipitação de AlN: Fe,0.05%C,0.03%Al 0.0050%N

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Eliminar: GRA, DIA, Criar um “Equilibrium Calculator”

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Definir o primeiro equilíbrio e a faixa de T a variar

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Criar o PLOT Renderer(o default já é o que queremos!)

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Mude o eixo y para LOG para ver melhor o AlN!

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E outras funções termodinâmicas importantes?

• Cada vez que o Thermo-calc faz algum cálculo, ele calcula TODAS as funções termodinâmicas. O usuário decide o que ver!!

• Exemplos:– Volume do ferro vs T– Entalpia do ferro e das fases do ferro vs T– Densidade do ferro vs T

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Volume (para bancos de dados que tem esta propriedade)

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System Definer – só Fe

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Equilibrium Calculator, variar só T: 25 a 1800C e usar 1g de Fe

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O volume de 1g em m3 (!)

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O Volume de 1g

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E a densidade (precisamos definir uma função!!)

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A função aparece no Plot Renderer!

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E o gráfico da densidade (nem todos os Databases tem V, infelizmente!!)

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Trincamento de aço peritético no lingotamento contínuo

Emi and FredrikssonMaterials Science and Engineering A 413-414 (2005) 2–9

The rate of volume change is one of the KEY FACTORS for the incidence of cracks in peritectic steels in continuous casting.

CALCULAR A VARIAÇÃO VOLUMÉTRICA DE DOIS AÇOS:C=0,05% e C=0,19%

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Escolhendo banco de dados e sistema (1)

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Definindo o gráfico antes de comandar PERFORM

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Ou

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Legend option: STABLE PHASES

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O aço Peritético

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Como superpor os gráficos?

Definir os mesmos eixos!!!

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Os dois aços superpostos

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Agradando o gerente: Densidade vs T

𝜌 ( 𝑔𝑐𝑚3 )=56𝑔(1𝑚𝑜𝑙)

𝑉 /¿ ¿

Definir em cada equilíbrio uma função densidade

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P

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A Entalpia por grama

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Calculando o Cp

𝜕𝐻𝜑

𝜕𝑇= HM(j).T No TC a derivada é definida assim.

Basta criar as funções no EQUILIBRIUM CALCULATOR

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Variando a temperatura de 25 até 1600C

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Acessar a função no PLOT RENDERER

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O Cp do Fe- CCC

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E a entalpia de cada uma das fases para todas as Ts?

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No Plot Renderer

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H Fe, BCC, 298.15K, 1atm=0

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Fim da parte 3

Agradecimentos e apoios

Projeto: “Síntese, Processamento, Modelagem e Caracterização de Óxidos Funcionais” – Faperj Processo E-26/110.558/2010