AULA 5 - TP5

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CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
AULA 5 - FATENE – PROF. VALDIR VIDAL
MARÇO - 2021
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PRÉ-AULA
✓Lista de exercícios
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DIAGRAMAS DE FASES
✓ 5.1 Limite de solubilidade
✓ 5.2 Fases
✓ 5.3 Microestrutura
✓ 5.4 Equilíbrio de fases
✓ 5.5 Diagrama de fase de um componente (Unário)
✓ 5.6 Sistemas isomorfos binários
✓ 5.7 Interpretação dos diagramas de fases
✓ 5.8 O sistema Ferro-Carbono
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Limite de solubilidade
✓ Solubilidade ilimitada: Independentemente da proporção, quando os 
componentes são misturados, produzem apenas uma fase. Ex.: água e álcool/Cu-
Ni.
✓ Solubilidade limitada: Dependendo da proporção, quando os componentes são 
misturados, produzem mais de uma fase. Ex.: água e áçucar/água e sal.
✓ Uma solução sólida não é uma mistura. Uma mistura contém mais de um tipo de 
fase cujas características são mantidas quando a mistura é formada. Ao contrário, 
os componentes de uma solução sólida se dissolvem completamente um no outro.
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Limite de solubilidade
✓Quando se adiciona uma pequena quantidade de açúcar (primeira fase) a um 
recipiente com água (uma segunda fase), o açúcar se dissolve totalmente na 
água. Obter-se-á uma única fase: água açucarada. Entretanto, se adicionarmos 
uma grande quantidade de açúcar, o excesso se precipitará no fundo do 
recipiente. Agora existem duas fases: água saturada com açúcar e a fase sólida 
excedente. O açúcar tem solubilidade limitada na água
A partir dessa linha 
teremos duas fases
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Limite de solubilidade
✓ Limite de solubilidade → concentração máxima de átomos 
de soluto que pode se dissolver no solvente para formar uma 
solução sólida. 
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Limite de solubilidade
✓ Por que água e óleo não se misturam?
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Fases
✓ Fase é uma porção homogênea do material que tem propriedades físicas 
ou químicas uniformes.
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Fases
✓ Características de uma fase:
✓ A mesma estrutura ou arranjo atômico;
✓ Aproximadamente a mesma composição química e propriedades;
✓ Uma interface entre as fases vizinhas, regiões vizinhas ou a própria 
fase;
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Fases
✓ Exemplo de contexto monofásico e polifásico no estado sólido
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Microestruturas
✓ Diagramas de fases são mapas que permitem prever a microestrutura 
de um material em função da temperatura e composição de cada 
componente:
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Diagrama de fases
✓Mostra as fases e composições em qualquer combinação de 
temperatura e composição da liga dentro dos limites do diagrama.
✓Nos sistemas isomorfos é formada apenas uma fase sólida , uma 
vez que os componentes apresentam solubilidade total
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Diagrama de fases
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Liquidus: Linha de 
referência que indica 
a temperatura, acima 
da qual, todo o 
material está 
totalmente líquido
Solidus: Linha de 
referência que indica 
a temperatura, abaixo 
da qual, todo o 
material está 
totalmente sólido
Região bifásica: 
Líquido + Sólido
Diagrama de fases
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Influência da quantidade de Ni ao Cu
Diagrama de fases
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A diferença de 
temperatura entre 
Liquidus e Solidus é 
chamado de intervalo 
de solidificação.
Diagrama de fases Unário
✓Mostra as fases de um único componente
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Quais e quantas 
fases?
Sistemas isomorfos binários
✓ Sistema isomorfo: Produz uma única fase sólida
✓ Sistema binário: Sistema que contém dois componentes
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Interpretação do diagrama
✓Quantidade de líquido e sólido na liga – Liga com 40% de níquel a 
1260°C
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Interpretação do diagrama
✓Quantidade de cada fase presente na liga – Regra da alavanca
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Interpretação do diagrama
✓Quantidade de líquido e sólido na liga – Liga com 40% de níquel a 
1260°C
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Aprox. 44% de 
material no estado 
sólido e 56% no 
líquido (em massa)
Interpretação do diagrama
✓ Regra da alavanca permite acompanhar o processo de solidificação 
da liga, o que é muito útil, por exemplo, em processos de fundição e 
tratamentos térmicos.
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Diagrama Fe-C
✓ Diagrama que representa as transformações da liga Fe-C em função 
da temperatura e percentual de carbono em massa
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Diagrama Fe-C
✓ Definições:
✓ Campo ferrítico (fase α) – Campo correspondente à solução sólida 
de carbono no ferro α, nesse campo a estrutura atômica é cúbica de 
corpo centrado.
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Diagrama Fe-C
✓ Campo austenítico (fase γ) – Campo correspondente à solução 
sólida de carbono no ferro γ, nesse campo a estrutura atômica é 
cúbica de face centrada. Essa fase tem solubilidade máxima de 
carbono de 2,06% à 1147°C.
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Diagrama Fe-C
✓ Cementita (Fe3C) – Microconstituinte composto de ferro e carbono. 
Esse carboneto apresenta elevada dureza, estrutura atômica 
ortorrômbica e 6,7% de carbono. 
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Diagrama Fe-C
✓ Ponto eutetóide – Ponto correspondente à composição de carbono de 
0,8%. Ligas dessa composição, elevadas até o campo austenítico (fase γ) e 
em seguida resfriadas lentamente, atravessam a reação eutetóide, reação 
onde a austenita transforma-se em perlita, microestrutura constituída de 
lamelas de cementita (Fe3C) envoltas em uma matriz ferrítica (fase α). 
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Diagrama Fe-C
✓ Ponto eutético – Ponto correspondente à composição de carbono de 4,3%. 
Trata-se do ponto de mais baixa temperatura de fusão ou solidificação, 
1147°C. Ligas dessa composição são denominadas ligas eutéticas. 
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Diagrama Fe-C
✓O diagrama pode ser dividido em duas faixas de porcentagem de
carbono, a faixa correspondente aos aços, de 0,008% até 2,11% de
C, e a faixa correspondente aos ferros fundidos, com porcentagens
de carbono acima de 2,11%.
✓Os aços carbono podem ainda ser divididos em três grupos
distintos, classificados em função do teor de carbono presente. São
eles:
✓Aços de baixo teor de carbono, com % de C inferior a 0,2%
✓Aços de médio teor de carbono, com % de C entre 0,2% e 0,5%;
✓Aços de alto teor de carbono, com % de C superior a 0,5%.
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