4 DIAGRAMAS DE FASES

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Ciência e Tecnologia dos Materiais
QUÍMICA
Diagramas de fases
Prof. Me. Fabrício dos Santos Cirino
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	A compreensão dos diagramas de fases para sistemas de ligas é importante pela forte correlação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas, que podem ser alteradas por procedimentos de tratamentos térmicos, como fusão, fundição e cristalização, entre outros.
Introdução
Soluções sólidas 
Substitucional: um átomo de 
soluto ocupa o espaço de um
átomo do solvente sem desorganizar a estrutura cristalina (soluto de tamanho semelhante ao solvente).
Intersticial: um átomo do soluto ocupa o
interstício da estrutura cristalina sem causar deformação na mesma (soluto menor que o solvente).
Limite de solubilidade
Mistura de água com etanol
Mistura de água com gelo
Estrutura cristalina do NaCl
Fases homogênea e heterogênea
Equilíbrio de fases
Funciona quando a energia livre é mínima e o sistema está completamente estável, com características das fases constantes
Metaestabilidade é quando meu sistema não está em equilíbrio e existem mudanças muito pequenas e imperceptíveis nas características das fases
Ex.: a resistência de algumas ligas de aço e de alumínio depende de microestruturas metaestáveis durante tratamentos térmicos cuidadosamente planejados.
Diagramas de fases unários 
(ex. da água)
Temperatura, pressão e composição
Diagramas de fases binários
(ex. liga Cu-Ni)
Isomorfos: completa solubilidade
Interpretação dos diagramas de fases
Em um sistema binário com composição e temperatura conhecidas, e em equilíbrio, disponibiliza três informações:
Fases presentes
Determinação de composição de fases
Determinação de quantidades das fases
Fases presentes
Correlacionar o gráfico com as informações de temperatura e composição da liga, para identificação da fase a qual estará um determinado material
Determinação de composição de fases
Quando pela localização no gráfico temos um sistema L ou ᾳ, a composição é apenas da fase presente.
Para sistemas localizados em regiões bifásicas, existem uma série de linhas horizontais (linha de amarração / isoterma) que se estendem até a linha de fronteira. Procede-se da seguinte forma:
Emprega-se as interseções nas linhas de fronteiras com a linha de amarração
Faz-se uma linha perpendicular até a abscissa e verifica-se o intervalo de concentração dos componentes
Regra da alavanca 
Wl = S / (R + S) = (Cᾳ - C0) / (Cᾳ - Cl)
Wᾳ = R / (R + S) = (C0 – Cl) / (Cᾳ - Cl)
Determinação das quantidades das fases
Regiões monofásicas no gráfico indicam 100% da fase de uma liga
Regiões bifásicas no gráfico devem ser empregadas a linha de amarração com a regra de alavanca
Vamos verificar se o conceito foi assimilado?
É possível existir uma liga cobre-níquel que, em condições de equilíbrio, consista em uma fase ᾳ com composição de 37%p Ni – 63%p Cu em combinação com uma fase líquida com composição de 20%p Ni – 80%p Cu? Se for possível, qual será a temperatura aproximada da liga? Se não for possível, explique por quê.
Resfriamento em condições de equilíbrio
Resfriamento fora das condições de equilíbrio
Considerações:
Quanto mais lento for a taxa de resfriamento, menor o deslocamento da linha solidus
Primeiras cristalizações são dos átomos de maior ponto de fusão
Em processo de fundição, átomos do contorno do grão se fundem primeiro 
Sistemas eutéticos binários
Alfa: solução sólida rica em Pb (solvente)
Beta: solução sólida rica em Sn (solvente)
Curiosidade!!!
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Diagramas contendo fases ou compostos intermediários
Reações eutetóides e peritéticas
Eutetóides: em resfriamento, uma fase sólida se transforma em outras duas fases sólidas.
Peritéticas: em aquecimento, uma fase sólida se transforma em uma fase líquida e uma fase sólida.
Diagrama de fases ferro – carbeto de ferro
Cementita: carbeto de ferro
Austenita: Fe com estrutura sólida CFC não magnético
Ferrita: ferro puro CCC
Perlita: produto intermediário da ferrita (macia e dúctil) com a cementita (dura e frágil)