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Aluno: Robna Da Costa Ferreira Disciplina: Ciência dos materiais Quinta lista de exercícios de Ciência dos Materiais: Digramas de fases 1. Considere o diagrama de fases açúcar-água: a) Qual é a quantidade de açúcar que será dissolvida em 1000 g de água a 80ºC? (b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada até 20º, parte do açúcar irá precipitar como um sólido.Qual será a composição da solução líquida saturada (em %p) a 20ºC?(c) Qual é a quantidade de açúcar sólido que irá sair da solução com o resfriamento até 20ºC? R: De acordo com o limite de solubilidade a 80ºC, a máxima concentração de açúcar é ~74%p. Usando a equação: Pa = açucar % A = massa açucar mA = massa água Pa(%) = A x 100 ; Pa(%)(Am + mA) = Am x 100; Pa.A + Pa.mA = 100A A + mA Pa.A – 100A = - Pa.mA x(-1) Pa(%) ~ 74% 100A – Pa.A = Pa.mA mA = 1000g A(100 – Pa) = Pa.mA A = Pa.mA A = 74 x 1000 = 74000 = 2846 100 – Pa 100 – 74 26 b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada até 20º, parte do açúcar irá precipitar como um sólido. Qual será a composição da solução líquida saturada (em %p) a 20ºC? R: A 20 ºC o limite de solubilidade (ou concentração de açúcar) será de ~ 64%p. c) Qual é a quantidade de açúcar sólido que irá sair da solução com o resfriamento até 20ºC? R: A massa de açúcar na solução saturada a 20ºC pode ser calculada com a equação: A' = Pa.mA A´ = 64 x 1000 = 64000 = 1778 100 – Pa 100 – 64 36 Subtraindo da concentração anterior, tem-se a quantidade que precipitou com o resfriamento que é: A” = A – A' = 2846 – 1778 = 1068 2. A 100ºC, qual é a solubilidade máxima (a) do Pb no Sn? (b) do Sn no Pb? R: a) A solubilidade máxima do Pb no Sn a 100ºC corresponde a posição da divisão das fases β-(α+β), ou ~ 2 %p de Pb. b) A solubilidade máxima do Sn no Pb a 100ºC corresponde a posição da divisão das fases α-(α +β), ou ~ 5 %p de Sn 3. Qual é a condição termodinâmica que deve ser atendida para que exista um estado de equilíbrio? R: Pressão, temperatura e composição. 4. São dadas neste exercício as temperaturas solidus e liquidus para o sistema cobre-ouro. Construa o diagrama de fases para esse sistema e identifique cada região. R: 5) Uma liga chumbo-estanho com composição de 30%p Sn – 70%p Pb é aquecida lentamente desde uma temperatura de 150 °C (a) Em qual temperatura se forma a primeira fração da fase liquida? R: A primeira fração de liquido é formada no momento que, para aquela composição é tocada a linha sólidus, ou seja, na temperatura de 183 ºC, que é o ponto de aquilibrio. (b) Qual é a composição dessa fase liquida? R: Para encontrar a composição desta fase líquida deve-se traçar uma linha até cruzar a linha líquidus, verificando a composição naquele ponto. Neste caso, o líquido formado terá uma composição de aproximadamente 69%p Sn. (c) Em qual temperatura ocorre a fusão completa da liga? R: a temperatura de fusão é aquela onde todo o material sólido não existirá mais, ou seja, exatamente sobre a linha líquidus – temperatura de aproximadamente 230 ºC. (d) Qual é a composição do último sólido remanescente antes da fusão completa. R: A composição do último sólido remanescente é aquela que é verificada por uma linha até a linha sólidus – aproximadamente 49%p Sn. 6) Uma liga contendo 60%p Pb – 40%p Mg é resfriada rapidamente a partir de uma temperatura elevada, de tal maneira que a microestrutura que existe à temperatura elevada é preservada. Determinou-se que essa microestrutura é composta pela fase e por Mg 2 Pb, possuindo frações mássicas de 0.42 e 0.58, respectivamente. Determine a temperatura aproximada a partir da qual a liga foi resfriada. 7) Para uma liga contendo 52%p Zn – 48%p Cu, faça esboços esquemáticos da microestrutura que seria observada para as condições de um resfriamento muito lento nas seguinte temperaturas: 950 ºC, 860 ºC, 800 °C e 600 °C. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 8) Construa o diagrama de fases hipotético para os metais A e B entre a temperatura ambiente (20 ºC) e 700 ºC, dadas as seguintes informações: (a) A temperatura de fusão do metal A é de 480 °C (b) A solubilidade máxima de B em A é de 4%p B e ocorre a 420 ºC (c) A solubilidade de B em A na temperatura ambiente é de 0%p B (d) Um eutético ocorre a 450 ºC e 18%p B – 85%p A. (e) Um segundo eutético ocorre a 475 ºC e 42%p B – 58%p A. (f) O composto intermetálico AB existe em uma composição de 30%p B – 70%p A e se funde congruentemente a 525 ºC (g) A temperatura de fusão do metal B é de 600 ºC (h) A solubilidade máxima de A em B é de 13%p A e ocorre a 475 ºC (i) A solubilidade de A em B na temperatura ambiente é de 3%p A.
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