Aulas 1 Transf e Diagramas de Fases 2023_2 5555 (1)

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DIAGRAMAS E TRANSFORMAÇÕES DE FASES
Full Profº PhD João Sartori
2023_2 
Transformações de Fases em Metais
Dependente da difusão , sem modificações na composição de fase ou números de fase presentes na solidificação de metal puro e transformações alotrópicas,recristalização;
Dependente da difusão, composição e/ou número de fases: transformações eutetóides;
Sem difusão: produz uma fase metaestável por movimentos cooperativos de átomos na estrutura.(transformação martensítica).
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Transformações de Fases em Metais
Limite de solubilidade:
O limite de solubilidade é a concentração máxima de átomos de soluto que pode dissolver se no solvente, para cada uma dada temperatura, para formar uma solução sólida. Quando o limite de solubilidade é ultrapassado forma-se uma segunda fase com composição distinta. Assim, quando misturamos dois materiais diferentes (átomos diferentes) podemos ter:
• Solubilidade completa: a mistura acontece em qualquer proporção;
• Solubilidade incompleta: a mistura acontece em determinadas proporções;
• Insolubilidade: a mistura não acontece, independente da proporção.
Relembrando o conceito de solução sólida: quando um metal sólido se dissolve em outro elemento metálico a fase resultante denomina-se solução sólida.
Fases: em 1 (1) em 2 (2)
 
Componentes: (2) água e açúcar
 
Graus de Liberdade: em 1 (2) temperatura e composição; e em 2 só a temperatura.
Segundo a regra de fases de GIBBS(no equilíbrio termodinâmico):
 
 P + F = C + N
 Fases Graus de liberdade Componentes 
Fases
Fase é a porção homogênea de um sistema que tem características físicas e químicas definidas. Ex: Todo metal puro é considerado uma fase; A fase é identificada pela composição química e microestrutura; A interação de 2 ou mais fases em um material permite a obtenção de propriedades diferentes; É possível alterar as propriedades do material alterando a forma e distribuição das fases.
Diagramas de Fases Binários
O diagrama às vezes pode ser isomorfo, principalmente quando a solubilidade é completa. Ex: Liga Cobre-Níquel.
Para determinarmos a quantidade de fase presente na liga, recorremos a regra da alavanca mostrada abaixo.
 Diagramas
Os diagramas de fases ou de equilíbrios são mapas para a determinação das fases presentes para qualquer temperatura e composição, desde que a liga esteja em equilíbrio. Termodinamicamente o equilíbrio é descrito em termos de energia livre. Dessa maneira, um sistema está em equilíbrio quando a energia livre é mínima. O equilíbrio de fases é o reflexo da constância das características das fases com o tempo.
Mudança microestrutural liga Cu-Ni resfriamento abaixo 1300ºC com 35 wt% Ni.
Em E
Sistema binário isomorfo (solubilidade ilimitada)
Sistemas binários eutécticos (solubilidades limitada)
Componentes: Cu e Ag
Fases: L, α e β
Soluções sólidas terminais: α e β
Ponto Eutéctico: E
Reação eutéctico:
 L  α+ β
A reação eutéctica é chamada reação invariante, já que, as condições de equilibrio, ocorrem para uma temperatura e composição da liga bem definidas
N+F = C +1
N = 2 + 1 + 3 = 0
Isotérma eutéctica: 779oC (B,E e G)
Resfriamento lento de 1000oC a temperatura ambiente de liga de Ag-Cu com composição eutéctica 71,9% Ag (Liga 2). Durante o arrefecimento, a liga mantém-se líquida até 779oC (TE) e a esta temperatura eutéctica, todo o líquido solidifica segundo a reação eutéctica, formando uma mistura eutéctica de soluções sólidas α (8,0% Ag) e β (91,2% Ag) no eutectico com 71,9 Ag wt%.
 REAÇÕES ENVOLVENDO 3 FASES
Transformações polimorfas. Peritéctico e Eutectóide
Componentes : Zn e Cu
Fases : ε, у, δ e L
Pontos Peritécticos P (598oC)
e P2(698ºC)
L + δ  ε
L + у  δ
Ponto Eutectóide E (560oC)
(Polimorfismo)
δ  у + ε
Interpretação de Diagramas de Fases 
Determinação das composições de fases
Por exemplo, consideremos a liga 35%Ni-65%Cu, em peso, a 1250 ºC, localizada no ponto B da figura a seguir e situando-se na região α + L.
Assim o problema é determinar a composição (em % em peso de Ni e de Cu) para as fases α e líquido. 
 Determinação das Quantidades de Fases
O problema consiste em calcular a fração de cada uma das fases α e líquido.
Foi construída a linha de ligação usada para a determinação das composições de α e L.
Seja localizada a composição global da liga ao longo da linha de ligação e denotada como Co e representadas por WL e Wa as frações mássicas para as respectivas fases. 
Determinação das quantidades de fases
Formação ponto a ponto das fases atuantes em crescimento na matriz
Transformações Características dos Aços
Perlita T = 700 oC a 540 oC
Resfriamento de x a x’ tem-se austenita (0,76%C) para ferrita (0,022%C) + cementita (6,7%C). 
 Diagrama de Fases para Aços
Diagrama TTT Microestrutura Aços
Exercício em sala:
Para um aço de 99,6% Fe e 0,40% C a uma temperatura abaixo da eutetóide, 
determinar:
a composição de Fe3C e ferrita();
a quantidade de cementita(em gramas) que forma com 100g de aço;
a quantidade de perlita e ferrita proeutetóide () em 100g de aço.
Usando a regra da alavanca no trecho C e C teremos:
em 100g de aço temos 51,2g de perlita
Perlita para Aço Hipereutetóide (Fe-1,3%C)
Bainita Superior 300 oC < T < 540 oC
Bainita Inferior 200 oC < T < 300 oC 
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA DE LIGA FE-C 
 Martensita
Solução solida super saturada de C;
Massa específica menor que da austenita;
Estrutura Tetragonal de Corpo Centrado;
Microestrutura em ripas e lenticular;
 Martensita
Ausência de difusão atômica, independente do tempo e desenvolve-se na velocidade do som na austenita;
Aparece no diagrama isotérmico como paralelas ao eixo do tempo (transformação atérmica); 
Elementos como Ni, Cr, Mo, V, W, Nb, carbonetantes
Influenciam no desvio das curvas
Resfriamento de um aço liga SAE 4340
6. Comportamento Mecânico de Microestruturas de Ligas
Perlita fina e grosseira
Martensita Revenida e Fragilização por revenido 
Cementita globulizada
Texto
Bainita/Perlita
Martensita/Martensita Revenida
Fase dura e Frágil
Martensita Revenida