Sumário 5 - Larissa Jonaly Rodrigues

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS 
Materiais para a Indústria Química 
Professor Dr. Dereck Nills Ferreira Muche 
Aluna: Larissa Jonaly Rodrigues 
 RA: 754239 
 
 
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Sumário Aula 5 
 
1. DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO DE FASE 
 No diagrama de fases ainda estamos tratando da parte estrutural do material. 
Componentes são compostos puros que compõem uma liga ou material como Fe, Al. Já 
um sistema consiste em uma série de possíveis misturas compostas por componentes 
como Fe-C. As fases correspondem a uma porção homogênea de um sistema que possui 
características físicas e químicas uniformes como a água, o gelo. Um material pode ser 
composto de mais de uma fase. Um sistema está em equilíbrio quando sua energia é 
mínima para combinação específica como temperatura e pressão, em equilíbrio, o 
sistema não muda com o tempo. Assim, diagramas de equilíbrio de fases são uma 
representação gráfica das fases presentes em um sistema de acordo com as condições 
de temperatura, pressão e composição. As fases são formadas por aspectos 
termodinâmicos (o que formar e a energia mínima) e pela cinética (quando e em qual 
velocidade). A energia de Gibbs é minimizada quando pressão e temperatura estão 
constantes. Podemos ter também sistema com vários componentes e o resultado tem 
que coexistir em equilíbrio e têm-se também equilíbrio dos componentes chamada 
limite de saturação. Alguns exemplos foram apresentados como água e sal, e água e 
açúcar. 
 Um sistema pode ter vários componentes com uma ou mais fases sendo líquidas ou 
sólidas. Exemplo de material monofásico aço inox e um exemplo multifásico como as 
ligas de Al-Nb-Ni. Lembramos do polimorfismo que é quando um componente pode 
assumir diferentes fases de acordo com as condições em que ele foi submetido. 
 Um diagrama mais simples é o sistema isomorfos composto por dois componentes 
que possuem solubilidade completa entre si como exemplo o sistema Cu-Ni (líquido e 
alfa sólida) (linha líquidos e linha sólidos). Campo bifásico e no ponto B desse campo 
não se obtém equilíbrio. Como saber a composição de cada fase? Traçamos uma linha 
horizontal na isoterma que cruza B e a linha sólidos e líquidos, na intersecção dá para 
ler a composição do líquido e do sólido. Pode-se determinar a quantidade de fração de 
líquido e de sólido por meio da regra dos inversos dos braços de alavanca. É importante 
compreender as concentrações no campo bifásico porque podem ser desenvolvidas 
diferentes morfologias (isomorfas com resfriamento em condições de equilíbrio) já que 
sólidos e líquidos mudam com a temperatura e se isso mudar, muda também as 
propriedades dos materiais. No equilíbrio, as ligas possuem solidificação em uma faixa 
de temperatura que varia de acordo com a composição da liga. 
 O segundo tipo de diagramas que são os mais comuns (principalmente em sistemas 
metálicos e cerâmicos) são os diagramas eutéticos que é oposto ao já visto, os 
componentes não são solúveis sendo apenas parcialmente solúvel. Nesse diagrama, a 
linha solvus que separam as fases. O ponto eutético (ou invariante) é determinado pela 
temperatura Te e Ce e é o ponto onde as três fases estão coexistindo. A morfologia em 
diagramas eutéticos com uma fase com vários grãos, à medida que a temperatura 
aumenta observa-se a fusão da fase inicial, depois tem a fusão de duas fases até chegar 
numa fase líquida. Para o caso de duas fases, grãos de fase alfa contendo precipitados 
beta, antes do ponto eutetóide tem duas fases sólidas (alfa e beta) ambos presentes 
dentro do grão da fase alfa, depois tem só a fase alfa e depois alfa mais líquido e depois 
líquido. No ponto eutético, as fases crescem da forma acoplada, ou seja, ocorrem em 
conjuntos de ambas as fases formando os grãos da microestrutura. Chama-se sistema 
hipoeutético o que se encontra entre um ponto eutético e o ponto eutetóide, ocorre a 
presença de ilhas de fase alfa com matriz eutética. Do outro lado, temos o sistema 
hipereutético que se dá pela composição maior. 
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 A regra da alavanca no caso do sistema eutético é passado uma linha na parte 
eutética do sistema. Para calcular a fase alfa, traça-se a linha de amarração e lembrando 
sempre da regra de olhar a parte inversa da alavanca. Para saber apenas fase primária 
de alfa deve-se olhar apenas para o lado eutético do sistema e usar de novo o inverso da 
alavanca. Para a fração da estrutura eutética ou microconstituinte eutético novamente 
olhamos o inverso da local onde se encontra esse constituinte. Com relação ao ponto 
invariante ou eutético, existem quatro modelos: eutético (líquido resfria e torna-se duas 
fases sólidas (alfa +beta)), eutetóide (transformação da fase única sólida em duas sólidas 
(alfa +beta)), peritética (uma fase líquida e uma sólida ao resfriar vira uma única fase 
sólida), peritetoíde (duas fases sólidas ao resfriarem vira uma única fase sólida). 
 Para as cerâmicas, os diagramas de fases seguem a mesma ideia vista anteriormente 
com destaque que agora as temperaturas são muito mais elevadas e pode ocorrer a 
formação de compostos intermediários que são compostos de fase única e composição 
muito específica. Também existem as fases intermediárias, compostos intermediários 
iguais ao sistema metálico. As fases intermediárias tem muitas aplicações em 
engenharia como a mulita que é um excelente refratário. Nos polímeros, os diagramas 
de fases são muito raros devido a baixa solubilidade que eles possuem entre si sendo 
pouco utilizados. 
 
Referências Bibliográficas 
 
CALLISTER JR, William D, RETHWISCH, David G. Ciência e engenharia de materiais – 
uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.