Diagrama de Fases matI

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

CMAT
Diagrama de Fases
O que é diagrama de fases?
Um diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões.
Diagrama de fases mostra a relação entre temperatura, composição química e quantidade das fases em equilíbrio.
Existe uma forte relação entre diagrama de fases, microestrutura e propriedades dos materiais.
Exemplo de Diagrama de Fases
Sistema Pb-Sn
Definições e Conceitos Básicos
Componente
Materiais puros e/ou compostos que compõem um liga.
Compostos por solvente e soluto. 
Exemplo: liga de Cu e Zn. Consideramos o Cu o solvente e o Zn o soluto.
Sistema
Série de ligas possíveis pelos mesmos componentes. Exemplo: sistema ferro-carbono
Ou também relacionado a um corpo especifico do material. Exemplo: cadinho com aço fundido.
Solução Sólida
Solução composta pelo menos por dois tipos diferentes de átomos. Onde átomos do soluto poderá ocupara espaços na rede de forma substitucional ou intersticial
Estudo do Limite de Solubilidade 
É chamado de limite de solubilidade de um sistema, a máxima concentração de átomos de soluto que poderá ser dissolvida no solvente, formando desta forma uma solução sólida, isto para uma determinada temperatura. 
Exemplo: Sistema Açúcar-água (C12H22O11 – H20)
Conceito de Fase
Fase é definida como sendo uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes.
		Exemplo: todo material puro é considerado uma fase.
Considera-se no sistema açúcar-água:
Antes da do limite de solubilidade (?)
Depois do limite de solubiliidade (?)
Sistema composto por uma única fase são denominados homogêneo.
Sistema composto por duas ou mais fases são denominados heterogêneo ou mistura.
	Exemplo: 
Água e gelo em um recipiente. Quantas fases?
Substância composta de estruturas CCC e CFC. Temos quantas fases?
Microestrutura 
A microestrutura de um material compreende, em poucas palavras, tipicamente as diferentes fases e o modo como elas estão arranjadas.
A microestrutura de um material compreende as características físicas do material que podem ser observadas ao microscópio, por exemplo, tamanho e forma de grão.
Definição de Equilíbrio
Um sistema está em equilíbrio quando suas características não mudam com o tempo, e tende a permanecer nas condições em que se encontra indefinidamente, a não ser que seja perturbado externamente.
Equilíbrio de Fases:
Refere-se ao equilíbrio em sistemas onde pode existir mais do que uma única fase. Onde se verifica a constância nas características das fases de um sistema ao longo do tempo.
Diagrama de fases de um componente (Unário)
Parâmetros externos que podem ser controlados e que irão afetar o diagrama de fases:
Temperatura
Pressão
Composição 
Os diagramas são construídos quando várias combinações desses parâmetros são plotadas umas contra as outras.
Diagrama de Fases Binários	
Um outro tipo de diagrama de fases extremamente comum é aquele onde a temperatura e a composição são os parâmetros variáveis, enquanto a pressão é mantida constante – normalmente 1 atm.
Solubilidade total
Diagrama de Fases Isomorfos
 Um diagrama de equilíbrio para os elementos A e B, que são completamente solúveis um no outro em todas as proporções, tanto no estado líquido como no sólido. TA e TB são, respectivamente, os pontos de fusão de A puro e B puro.
Nomeclatura no diagrama de fases:
Para ligas metálicas, as soluções sólidas são designadas usualmente por legras gregas minúsculas (a, b, g ...)
As linhas que separam as fases são chamadas de linha liquidus e linha solidus
Sistemas Binários Cu-Ni
Para facilitar o entendimento do diagrama de fases binário, trabalharemos com sistema Cu-Ni. 
O sistema Cu-Ni é denominado isomorfo, devido a completa solubilidade dos dois componentes nos estados líquido e sólido.
Interpretação dos Diagramas de Fase
 Interpretação do Diagrama de Fase para determinação de:
Quais fases estão presentes
Composição destas fases
Fração das fases
Determinação das composições das fases.	
As composições da fases são expressas em porcentagens em peso dos componentes.
Para ligas monofásicas, a composição dessa fase é a mesma que a composição global da liga.
Se duas fases estiverem presentes (bifásica) deverá ser utilizada a regra da linha de amarração, onde as extremidades determinam as composições das respectivas fases (projetadas no eixo de composição).
Determinação de quantidade fracionada de cada fase	
Em ligas monofásicas, a liga é composta totalmente por uma única fase.
Em ligas bifásicas, a regra da alavanca devera ser utilizada.
Exercício:
Uma liga de cobre-níquel com composição de 70% Ni – 30% Cu, é aquecida lentamente a partir de uma temperatura de 1300C.
Em qual temperatura se forma a primeira fase líquida?
Qual é a composição dessa fase líquida?
Em qual temperatura ocorre a fusão completa da liga?
Qual é a composição do ultimo sólido remanescente antes da fusão fusão completa?
SOLIDIFICAÇÃO
EM CONDIÇÕES
DE EQUILÍBRIO
SOLIDIFICAÇÃO EM
CONDIÇÕES FORA
DO EQUILÍBRIO
(metaestáveis)
1-Segregação
2-zonamento (coring)
3-redução na temperatura liquidus
4-diminuição das propriedades
5-Pode haver a necessidade
de recozimento
CONSEQÜÊNCIAS DA
SOLIDIFICAÇÃO FORA
DO EQUILÍBRIO:
Sistema Eutético Binário
Diagrama Binário Pb-Sn
Sistema Eutético Binário
Diagrama Binário Pb-Sn
Diagrama Ferro - Carbono
Diagrama Ferro – Carbono	
Representação esquemática de microestrutura ferro-carbono composição eutetóide.
Formação da Perlita
Esquema de microestruturas para liga 
HIPOEUTETÓIDE
de ferro – carbono. 
Esquema de microestruturas para liga 
HIPEREUTETÓIDE
de ferro – carbono. 
Exercício
Para uma liga com 99,65%p Fe e 0,35%p C, a uma temperatura imediatamente abaixo da temperatura da eutetoide, determinar:
	a) as frações das fases ferrita total e cementita
	 Para uma liga com 99,7%p Fe e 0,30%p C, a uma temperatura imediatamente abaixo da temperatura da eutetoide, determinar:
	a) as frações das fases ferrita total e cementita