Diagrama de Fases

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CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
 
Diagramas de Fases 
Diagramas de Fases 
O diagrama de fases de um dado sistema indica o 
tipo de microestrutura presente em determinada 
temperatura e composição. 
É um diagrama termodinâmico não indica a 
velocidade das reações. 
 1 fase 
 3 fases 
1 ou 2 
fases 
2 fases 
1 fase líquida 1 fase sólida 
2 fases 
sólidas 
Solução 
sólida 
Quando ultrapassar o limite de solubilidade uma 
segunda fase será formada 
2 fases sólidas 
Microestrutura de liga metálica policristalina com 1 única fase 
e com mais de uma fase 
Diagrama de fases de substância pura - FERRO 
3 FASES SÓLIDAS 
Limite de Solubilidade: concentração máxima 
de soluto numa dada temperatura 
A PARTIR DO DIAGRAMA DE FASES, para um dado 
teor de soluto e uma dada temperatura podemos 
predizer : 
 
 as fases termodinamicamente estáveis 
 a composição de cada fase 
 a quantidade de cada fase 
 
Sistema Binário Isomorfo: 
 (com solubilidade total no líquido e no sólido) 
C0 = XL CL + XS CS 
 
XL + XS =1 
XS = (C0 – CL) / (CS – CL) 
XL = (CS – C0) / (CS – CL) 
 
No diagrama: 
XL = S / R + S 
XS = R / R + S 
X = fração ponderal de 
cada fase 
 
C = fração ponderal de 
cada componente na 
fase 
 
C0 = fração ponderal 
média do componente na 
mistura de fases 
Microestrutura 
Tudo líquido 
Cristais de 
sólido em 
matriz 
líquida 
Sólido 
policristalino 
(solução 
sólida) 
Microestrutura 
À medida que 
a liga vai resfriando a 
solidificação avança e a 
composição das fases vai 
sendo alterada. 
 
Sistema binário sem qualquer solubilidade: 
 (sem formação de solução sólida) 
 
Microestrutura 
Sistema Binário com solubilidade parcial 
Com reação eutética 
L  S1 + S2 
Microestrutura 
Microestrutura 
 eutética 
 primária (formada antes do cruzamento 
da isoterma eutética 
A 
Sistema Binário com solubilidade parcial 
 
Com reação eutetóide 
Diagrama Fe-Fe3C 
Variações alotrópicas do ferro 
 
Ferro  
Ferrita (Fe ) 
Austenita (Fe ) 
Microestrutura de liga eutetóide 
S  S1 + S2 
Composição Eutetóide (0,77%C) 
INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA SOBRE O 
PONTO EUTETÓIDE 
Liga com composição hipoeutetóide (< 0,77%C) 
 
 
 
 
Liga com composição hipoeutetóide 
0,38% C 
ferrita pró-eutetóide e perlita 
635x 
Liga com composição hipereutetóide ( > 0,77%C) 
 
 
 
 
Liga com composição hipereutetóide 
1,4% C 
cementita pró-eutetóide (branco) 
e perlita 
1000x 
Transformação de fases com reação incongruente: pelo 
menos uma das fases altera composição. 
Ex: reações eutéticas, eutetóides e fusão de componentes 
em sistemas isomorfos. 
 
 
Transformação de fases com reação congruente: Não 
ocorrem alterações na composição. 
Ex: transformações alotrópicas e fusão de componentes 
puros. 
 
Reação 
peritética 
AB L+B 
S L + S 
(transformação 
incongruente) 
S pode ser composto 
intermediário 
 
Presença de composto intermetálico 
Sistema Mg -Pb 
Composto 
intermetálico 
funde a 550oC 
(Mg2Pb: fusão 
congruente: 
mantém a 
composição até 
o PF) 
Alta solubilidade 
de Pb em Mg 
Baixa 
solubilidade de 
Mg em Pb 
 
Pode ser 
considerado 
como a união de 
dois diagramas 
simples: sistema 
Mg-Mg2Pb e 
Mg2Pb-Pb 
Presença de fase intermediária: MgO-Al2O3 (espinélio) 
Sistema MgO –Al2O3 Composição teórica: 
50%mol MgO- 50% mol Al2O3 
72%p Al2O3 – 28%p MgO 
Composto intermediário 
estável em uma faixa de 
concentração: composto 
não-estequiométrico 
Solubilidade limitada de Al2O3 
em MgO abaixo de 1400oC 
rAl+3 = 0,053nm 
rMg+2 = 0,072nm 
MgO insolúvel em Al2O3 
Presença de dois pontos 
eutéticos, um em cada campo 
de fases do espinélio 
Sistema ZrO2 – CaO 
 
1 ponto eutético e 
2 eutetóides 
Formação do composto 
CaZrO3 
 
Fases de ZrO2 com 3 
estruturas cristalinas: 
tetragonal, monoclínica e 
cúbica 
 
ZrO2 puro: mudança de 
estrutura cristalina a 
1150oC (aumento do 
volume) 
Sistema Cu – Zn 
 
6 soluções sólidas: 
2 soluções sólidas terminais: 
(, ) 
4 soluções sólidas 
intermediárias: (, , , ) 
’ = solução sólida ordenada. 
Posição não determinada com 
exatidão (baixa taxa de 
difusão) 
Região do diagrama Cu-Zn mostrando 
pontos eutetóide (E) e peritético (P).