Aula_9_-_Introducao_Diagrama_de_fases

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Prof. Dr. Rita Sales
Aula IX – Introdução:
 Diagrama de Fases
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DIAGRAMA DE FASE OU DE EQUILIBRIO
Ao misturar o elemento A e o B na solidificação pode se formar uma solução sólida/fase com características distintas das de A ou de B
 
Heterogênea: cada fase terá suas propriedades individuais, existirá um fronteira entre as fases com mudança abrupta nas características
Fase Homogênea de composição química variável
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Ilustração de fases e solubilidade: (a) As três formas da água: sólida, líquida e gasosa; (b) água e álcool têm solubilidade ilimitada; (c) Sal e água possuem solubilidade limitada; (d) Água e óleo não possuem solubilidade.
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É COMO UM MAPA PARA A DETERMINAÇÃO DAS FASES PRESENTES, PARA QUALQUER TEMPERATURA E COMPOSIÇÃO, DESDE QUE A LIGA ESTEJA EM EQUILÍBRIO
O equilíbrio de fases é o reflexo da constância das características das fases com o tempo
DIAGRAMA DE FASE OU DE EQUILIBRIO
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Importância
- Permite a visualização da fusão e solidificação
Prediz as transformações de fases 
Dá informações sobre microestrutura e propriedades mecânicas em função da temperatura e composição
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Microestrutura
A microestrutura determina as propriedades físicas e o comportamento de um material. 
	Em ligas metálicas, a microestrutura:
a) é caracterizada pelo número de fases e pela distribuição delas.
b) é função da composição e do histórico térmico da liga.
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Informação fornecida pelo diagrama de fases
Temperatura de fusão
Fases presentes em função da temperatura
Composição química das fases
Proporção das fases
Limite de Solubilidade
Distribuição de fases
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FASES
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FASE É A PORÇÃO HOMOGÊNEA DE UM SISTEMA QUE TEM CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DEFINIDAS
Uma 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
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FASES DE EQUILÍBRIO E FASES METAESTÁVEIS
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Fases de equilíbrio: suas propriedades ou características não mudam com o tempo. 
Fases metaestáveis: suas propriedades ou características mudam lentamente com o tempo, ou seja, o estado de equilíbrio não é nunca alcançado. No entanto, não há mudanças muito perceptíveis com o tempo na microestrutura das fases metaestáveis.
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SOLUBILIDADE DO SOLUTO E FASES
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SOLUBILIDADE COMPLETA
SOLUBILIDADE INCOMPLETA 
INSOLUBILIDADE
LIMITE DE SOLUBILIDADE: é a concentração máxima de átomos de soluto que pode dissolver-se no solvente, a uma dada temperatura, para formar uma solução sólida.
 Quando o limite de solubilidade é ultrapassado forma-se uma segunda fase com composição distinta
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SOLUBILIDADE
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É dada pela linha solvus
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 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO PARA SISTEMAS BINÁRIOS E ISOMÓRFOS
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Diagrama de fase binário – Diagrama de fase para um sistema de dois componentes;
Diagrama de fase isomorfo – Diagrama de fase no qual componentes apresentam solubilidade sólida ilimitada;
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Condições para solubilidade sólida ilimitada
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TAMANHO: Os átomos ou íons devem ser de tamanho similar, não mais do que 15% de diferença no raio atômico, para minimizar deformações na rede cristalina, ou seja, para minimizar na escala atômica os desvios causados nas distâncias interatômicas.
ESTRUTURA CRISTALINA: Os materiais devem ter a mesma estrutura cristalina; caso o contrário surge uma nova fase pois o limite de solubilidade é pequeno.
VALÊNCIA: Os íons devem ter a mesma valência; caso contrário, a diferença nos elétrons de valência incentiva a formação de compostos em vez de soluções.
ELETRONEGATIVIDADE: Os átomos devem ter aproximadamente a mesma eletronegatividade. A eletronegatividade descreve a tendência dos átomos de ganhar um elétron. Caso as eletronegatividades sejam bem diferentes, são formados compostos semelhantes aos sólidos iônicos como o cloreto de sódio.
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	A presença de átomos de impureza (= formação de ligas) causa deformações na rede cristalina do solvente restringindo o movimento de discordâncias e, desta forma,
	
 Aumenta a resistência mecânica e a dureza.
 Diminui a ductibilidade e a condutividade elétrica.
 Melhora o desempenho em elevadas temperaturas.
PROPRIEDADES DAS LIGAS ISOMORFAS
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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO PARA SISTEMAS BINÁRIOS 
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 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO PARA SISTEMAS TERNÁRIOS
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INTERPRETAÇÃO DO DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO (CONSTITUIÇÃO DA LIGA)
- Fases presentes 	localiza-se a temperatura e composição desejada e verifica-se o número de fases presentes
Composição química das fases
- Percentagem das fases quantidades relativas das fases -	 regra das alavancas
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Reações invariantes em diagramas de fases
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SISTEMAS EUTÉTICOS BINÁRIOS
Reação eutética:
Líquido 	 + 
Neste caso a solidificação processa-se como num metal puro, no entanto o produto é 2 fases sólidas distintas.
Microestrutura do eutético:
LAMELAR 	 camadas alternadas de fase  e . 
Ocorre desta forma porque é a de menor percurso para a difusão
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REAÇÃO EUTÉTICA
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REAÇÃO HIPOEUTÉTICO E HIPEREUTÉTICO
HIPOEUTÉTICO: 	 COMPOSIÇÃO MENOR QUE O EUTÉTICO
HIPEREUTÉTICO: COMPOSIÇÃO MAIOR QUE O EUTÉTICO
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Região preta é a fase primária  rica em Pb
Lamelas são constituídas de fase  rica em Pb e fase rica em Sn 
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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO TENDO FASES INTERMEDIÁRIAS
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REAÇÃO EUTETÓIDE: 
 	 	 + 
 ( a diferença do eutético é que uma fase sólida, ao invés de uma líquida, transforma-se em duas outras fases sólidas.
REAÇÃO PERITÉTICA: Envolve três fases em equilíbrio
			  + Líquido 	 
Uma fase sólida mais uma fase líquida transforma-se numa outra fase sólida
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PERITÉTICO E EUTÉTICO
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	PERITÉTICO
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Envolve 3 fases em equilíbrio
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PERITÉTICO DUPLO
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Ponto de fusão congruente
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REAÇÃO MONOTÉTICA E EUTÉTICA
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Dois líquidos imiscíveis formam uma fase sólida e
 uma fase líquida (MONOTÉTICA)
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ALGUNS DIAGRAMAS
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Micrografia da Liga Al-3,5%Cu no Estado Bruto de Fusão


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Sistema Mg-Pb
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"Você é aquilo que você faz continuamente, excelência não é uma eventualidade é um hábito" ..Aristóteles..
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