Modelamento termodinâmico e cinético por meio do método Calphad do processamento térmico e termoquímico de aços

Abstract

Na década de 1970 Kaufman e Bernstein realizaram trabalho pioneiro sobre modelamento numérico da termodinâmica de sistemas multicomponentes e fundaram o grupo CALPHAD (Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry), que tem como propósito promover a termodinâmica computacional e desenvolver programas computacionais para: (i) avaliar e validar dados experimentais (e teóricos) para incorporá-los às bases de dados auto-consistentes, (ii) representar as propriedades termodinâmicas de sistemas multicomponentes, (iii) modelar processos tecnológicos. Além de programas para modelamento termodinâmico, vários programas computacionais CALPHAD têm sido desenvolvidos, também, para calcular a cinética de transformações de fase controladas por difusão, os quais têm interfase com programas de calculo termodinâmico e com bases de dados de mobilidades atômicas. No presente trabalho relatam-se diferentes exemplos do uso do método CALPHAD para o modelamento matemático de diferentes processamentos térmicos e termoquímicos de aços, os quais correspondem a estudos de casos realizados no departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Por meio de modelamento CALPHAD foi possível otimizar os parâmetros de processamento durante: a nitretação de aços de alta liga, o processamento térmico de aços TRIP, a produção de nitretos CrN e Cr2N a partir de pó de cromo, o tratamento térmico de solubilização de aços inoxidáveis e o tratamento térmico de decomposição de carbonetos em aços ferramenta.