TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Aula 3:

� Diagrama de Fases

� Definições de Conceitos Básicos

� Diagrama de Equilíbrio Binário

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Prof.: Kaio Hemerson Dutra

Definições de Conceitos Básicos

� A compreensão dos diagramas de fases para

sistemas de ligas é extremamente

importante, pois existe uma forte correlação

entre a microestrutura e as propriedadesentre a microestrutura e as propriedades

mecânicas, e o desenvolvimento da

microestrutura de uma liga está relacionado

às características do seu diagrama de fases.

Os diagramas de fases fornecem

informações valiosas sobre os fenômenos

da fusão, fundição, cristalização e outros.CEPEP - Escola Técnica

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Definições de Conceitos Básicos

� Componentes:

� os componentes são metais puros e/ou os compostos que

compõem uma liga. Por exemplo: em um latão cobre-zinco,

os componentes são Cu e Zn.

� Solvente(hospedeiro):

� elemento ou composto que está presente em maior

quantidade;

� Soluto:

� é usado para indicar um elemento ou composto que está em

menor concentração.

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Definições de Conceitos Básicos

� Sistema:

1. pode se referir a um corpo específico do material que está

sendo considerado; por exemplo: uma panela de fundição

com aço fundido.

2. pode está relacionado à série de possíveis ligas

compostas pelos mesmos componentes, porém de maneira

independente da composição da liga; por exemplo: o sistema

ferro-carbono.

� Solução Sólida:

� uma formação sólida se forma quando, à medida que os

átomos de soluto são adicionados ao material hospedeiro, a

estrutura cristalina é mantida e nenhuma nova estrutura é

formada.CEPEP - Escola Técnica

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Limite de Solubilidade

�O LimiteLimite dede SolubilidadeSolubilidade é a

concentração máxima de soluto que

pode dissolver-se no solvente, a umapode dissolver-se no solvente, a uma

dada temperatura, para formar uma

solução sólida.

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Fases

�Fase é a porção homogênea de uma

sistema que tem características Físicas

e Químicas definidas.e Químicas definidas.

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Microestrutura

� Muitas vezes, as propriedades físicas e,

em particular, o comportamento mecânico

de um material, dependem da

microestrutura.microestrutura.

� Nas ligas metálicas, a microestrutura é

caracterizada pelo número de fases

presentes, por suas proporções e pela

maneira segundo a qual elas estão

distribuídas ou arranjadas.

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Microestrutura

� A microestrutura de uma liga depende de

variáveis tais como:

� Os elementos de liga que estão presentes;

� As concentrações dos componentes;

� O tratamento térmico a que a liga foi submetida,

isto é:

• Temperatura;

• Tempo de aquecimento à temperatura do tratamento;

• taxa de resfriamento até a temperatura ambiente.

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Microestrutura

� Microestrutura com

Duas FasesDuas Fases:

� Microestrutura com

Uma FaseUma Fase:

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Equilíbrio de Fases

�O equilíbrioequilíbrio dede fasesfases é o reflexo da

constância das características das

fases com o tempo.fases com o tempo.

�Termodinamicamente o equilíbrio é

descrito em termos de energia livre.

Um sistema está em equilíbrio quando

a energia livre é mínima.

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Diagrama de Fases

� O DiagramaDiagrama dede FasesFases é um mapa para a

determinação das fases presentes, para

qualquer temperatura e composição, desde

que a liga esteja em equilíbrio.que a liga esteja em equilíbrio.

� Os diagramas de fases são úteis para

prever as transformações de fases e as

microestruturas resultantes, que podem

apresentar uma natureza de equilíbrio ou de

ausência de equilíbrio.

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Diagrama de Fases

� Os diagramas de fases representam as

relações existentes entre a temperatura e

as composições, e as quantidades de cada

fase em condições de equilíbrio.fase em condições de equilíbrio.

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Sistema Isomorfo Binário (Cu – Ni)

� Isomorfo: diz-se

dos corpos que

podem formar

cristais mistoscristais mistos

em proporções

quaisquer.

�Uma liga binária

é uma liga que

contém dois

componentes.

Sistema Isomorfo Binário (Cu – Ni)

�� LinhaLinha liquidusliquidus::

�a linha que separa

os campos das

fases L e α + L.fases L e α + L.

�a fase líquida está

presente em todas

as temperaturas e

composições

localizadas acima

desta linha.

Sistema Isomorfo Binário (Cu – Ni)

�� LinhaLinha solidussolidus::

�a linha que separa

os campos das

fases α e α + L.fases α e α + L.

� Abaixo dela existe

somente a fase

sólida α.

Interpretação de Diagramas de

Fases

�Para um sistema binário com

composição e temperatura conhecidas

e que se encontra em um estado dee que se encontra em um estado de

equilíbrio, pelo menos três tipos de

informações estão disponíveis:

�As fases que estão presentes;

�As composições dessas fases;

�As porcentagens ou frações das fases.

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Fases Presentes

�O estabelecimento de quais fases

presentes é relativamente simples.

Tudo o que precisa ser feito é localizar Tudo o que precisa ser feito é localizar

o ponto temperatura-composição de

interesse no diagrama de fase e

observar com qual(is) fase(s) o

campo de fases correspondente está

identificado.

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Fases Presentes

�Exemplo 1:

�Ponto A

�Ponto B�Ponto B

Determinação das Composições das

Fases

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Determinação das Composições das

Fases

Composição

Liquida (L):

32% de Ni

ee

68% de Cu

Composição

Sólida (α):

45% de Ni

e

55% de Cu

Determinação das Quantidades das

Fases

�Fase

Líquida

L = S L = Cα-C0

�Fasse

Sólida

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L = S

R+SL = Cα-C0

Cα-CL

S = R

R+S

L = Co-CL

Cα-CL