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Física dos Materiais – FMT0502 (4300502) 1º Semestre de 2010 Instituto de Física Universidade de São Paulo Professor: Antonio Domingues dos Santos E-mail: [email protected] Fone: 3091.6886 http://plato.if.usp.br/~fmt0502n/ 06 e 09 de abril

Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula7.pdf · Diagramas de Fases em condições de equilíbrio Físicados Materiais–FMT0502 (4300502)

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Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Inst

itu

tod

e F

ísic

a

Un

ive

rsid

ad

ed

e S

ão

Pa

ulo

Pro

fess

or:

A

nto

nio

Do

min

gu

es

do

s S

an

tos

E-m

ail

: a

dsa

nto

s@if

.usp

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Fo

ne

: 3

09

1.6

88

6

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p:/

/pla

to.i

f.u

sp.b

r/~

fmt0

50

2n

/

06 e 09 de abril

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Dia

gra

mas d

e F

ases d

e L

igas

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Aço c

arb

ono 0

,44%

pde C

Ferr

ita p

roeute

tóid

e F

err

ita +

Cem

entita

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Dia

gra

mas d

e F

ases d

e L

igas

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Alg

uns c

onceitos b

ásic

os:

-S

olu

ção s

ólida: áto

mos d

o s

olu

to

ocupam

posiç

ões inte

rsticia

is o

u

substitu

cio

nais

na rede d

o s

olv

ente

. A

estr

utu

ra c

rista

lina d

o s

olv

ente

ém

antida.

-Lim

ite d

e s

olu

bilid

ade: exis

te u

ma

concentr

ação m

áxim

a d

e s

olu

to q

ue p

ode

se d

issolv

er

no s

olv

ente

para

form

ar

um

a

solu

ção s

ólida.

Solu

ção d

e á

gua e

açucar

-Fases: um

a p

orç

ão h

om

ogênea d

e u

m

sis

tem

a q

ue p

ossui cara

cte

rísticas fís

icas

e q

uím

icas u

niform

es.

-M

istu

ras: sis

tem

as c

om

posto

s d

e d

uas

ou m

ais

fases.

-M

icro

estr

utu

ra: em

gera

l os s

iste

mas

são m

ultifásic

os. A

mic

roestr

utu

ra é

cara

cte

rizada p

elo

núm

ero

de fases, suas

pro

porç

ões e

pela

maneira c

om

o e

las

estã

o d

istr

ibuid

as.

-E

quilíb

rio: um

sis

tem

a e

stá

em

equilíb

rio

se p

ara

um

a c

om

bin

ação d

e tem

pera

tura

,

pre

ssão e

com

posiç

ão, a s

ua e

nerg

ia liv

re

ém

ínim

a. A

s c

ara

cte

rísticas d

o s

iste

ma

não m

udam

ao longo d

o tem

po.

� ���E

quilíb

rio d

e fases

-E

xis

tem

sis

tem

as o

nde o

esta

do d

e

equilíb

rio n

unca é

com

ple

tam

ente

atingid

o (ta

xas d

e v

ari

ação m

uito lenta

s).

Neste

caso, o s

iste

ma e

stá

em

um

esta

do

de n

ão-e

quilíb

rio o

u m

eta

está

vel.

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Em

gera

l, c

onsid

era

-se a

pre

ssão

de 1

atm

e o

dia

gra

ma d

e fases

esta

bele

ce a

s r

ela

ções e

ntr

e

tem

pera

tura

e c

om

posiç

ão.

Sis

tem

as Isom

orf

os B

inári

os

(exem

plo

Cu-N

i C

FC

-CFC

)

Fases: L (líquid

o) e

α ααα(s

olu

ção s

ólida)

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as Isom

orf

os B

inári

os

Dete

rmin

ação d

as c

om

posiç

ões d

as fases

Para

um

a lig

a c

om

35%

de N

i a

1250°C

, tr

açando-s

e u

ma

isote

rma, te

mos:

Fase L

com

31,5

% d

e N

i

Fase α ααα

com

42,5

% d

e N

i

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as Isom

orf

os B

inári

os

Dete

rmin

ação d

as q

uantidades d

as fases

Para

um

a lig

a c

om

35%

de N

i a 1

250°C

, as

frações m

ássic

as s

ão:

0,68

L

SW

SR

==

+

0,32

RW

SR

α=

=+

frações v

olu

métr

icas:

W

VW

W

α αα

βα α

β

ρ

ρρ

=

+

Pro

porc

ionalidade

invert

ida !!!

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Desenvolv

imento

da m

icro

estr

utu

ra

Resfr

iam

ento

em

condiç

ões d

e e

quilíb

rio

Para

um

a lig

a c

om

35%

de N

i,

resfr

iando “

muito lenta

mente

de 1

300°C

a 1

180°C

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Desenvolv

imento

da m

icro

estr

utu

ra

Resfr

iam

ento

em

condiç

ões fora

de e

quilíb

rio

Para

um

a lig

a c

om

35%

de N

i,

resfr

iando “

rapid

am

ente

de 1

300°C

a 1

180°C

Estr

utu

ra z

onada (segre

gação):

No c

entr

o d

o g

rão h

ám

aio

r concentr

ação d

o

ele

mento

com

maio

r te

mpera

tura

de fusão.

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Dia

gra

mas d

e F

ases

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Desenvolv

imento

da m

icro

estr

utu

ra

Em

equilíb

rio

Fora

do e

quilíb

rio

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Dia

gra

mas d

e F

ases

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Desenvolv

imento

da m

icro

estr

utu

ra

Fora

do e

quilíb

rio

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as E

uté

ticos B

inári

os

(exem

plo

Cu-A

g C

FC

-CFC

)

Fases: L (líquid

o),

α αααe β βββ

(solu

ções s

ólidas)

Ponto

euté

tico

(menor

tem

pera

tura

em

que o

sis

tem

a s

e e

ncontr

a líq

uid

o)

Lim

ites d

e s

olu

bilid

ade

Sis

tem

a P

b-S

n (chum

bo-e

sta

nho)

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Fra

ções m

ássic

as:

Sis

tem

as E

uté

ticos B

inári

os

Dete

rmin

ação d

as c

om

posiç

ões d

as fases

Para

um

a lig

a S

n-P

b c

om

40%

pde

Sn a

150°C

, tr

açando-s

e u

ma

isote

rma, te

mos:

Fase α ααα

com

~10%

de S

n

Fase β βββ

com

~98%

de S

n

4010

0,34

9810

SW

SR

β

−=

==

+−

9840

0,66

9810

RW

SR

α

−=

==

+−

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Dia

gra

mas d

e F

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m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

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ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as E

uté

ticos B

inári

os

Desenvolv

imento

das m

icro

estr

utu

ras

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as E

uté

ticos B

inári

os

Desenvolv

imento

das m

icro

estr

utu

ras

Com

posiç

ão e

uté

tica

Lig

a P

b-S

n e

uté

tica

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as E

uté

ticos B

inári

os

Desenvolv

imento

das m

icro

estr

utu

ras

Lig

a P

b-S

n c

om

50%

pde S

n

Fase α ααα

pri

mári

a

Fase α ααα

euté

tica

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as E

uté

ticos B

inári

os

Desenvolv

imento

das m

icro

estr

utu

ras

Lig

a P

b-S

n c

om

40%

pde S

n

Fra

ções m

ássic

as:

61,918,3

0,27

97,8

18,3

LW

−=

=−

97,8

61,9

0,23

97,8

18,3

LW

−=

=−

Fase α ααα

pri

mári

a

61,940

0,50

61,918,3

Wα′

−=

=−

Fases e

uté

ticas

4018,3

0,50

61,918,3

LW

−=

=−

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

as c

om

fases o

u c

om

posto

s inte

rmediá

rios

Sis

tem

a C

u-Z

n (la

tão)

Com

fases inte

rmediá

rias

Sis

tem

a M

g-P

b

Com

com

posto

inte

rmediá

rio

Mg

2P

b (19%

pde M

g)

Tra

tar

com

o 2

seto

res c

om

euté

ticos

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

a F

e-F

e3C

(carb

eto

de ferr

o o

u c

em

entita

)

Com

posiç

ão e

ute

tóid

e

CC

C C

FC

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Dia

gra

mas d

e F

ases e

m c

ondiç

ões d

e e

quilíb

rio

Fís

ica

do

s M

ate

ria

is–

FM

T0

50

2 (

43

00

50

2)

Se

me

stre

de

20

10

Sis

tem

a F

e-F

e3C

Com

posiç

ão h

iper-

eute

tóid

eC

om

posiç

ão h

ipo-e

ute

tóid

e