Post on 06-Dec-2018
TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 3:
� Diagrama de Fases
� Definições de Conceitos Básicos
� Diagrama de Equilíbrio Binário
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Definições de Conceitos Básicos
� A compreensão dos diagramas de fases para
sistemas de ligas é extremamente
importante, pois existe uma forte correlação
entre a microestrutura e as propriedadesentre a microestrutura e as propriedades
mecânicas, e o desenvolvimento da
microestrutura de uma liga está relacionado
às características do seu diagrama de fases.
Os diagramas de fases fornecem
informações valiosas sobre os fenômenos
da fusão, fundição, cristalização e outros.CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Definições de Conceitos Básicos
� Componentes:
� os componentes são metais puros e/ou os compostos que
compõem uma liga. Por exemplo: em um latão cobre-zinco,
os componentes são Cu e Zn.
� Solvente(hospedeiro):
� elemento ou composto que está presente em maior
quantidade;
� Soluto:
� é usado para indicar um elemento ou composto que está em
menor concentração.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Definições de Conceitos Básicos
� Sistema:
1. pode se referir a um corpo específico do material que está
sendo considerado; por exemplo: uma panela de fundição
com aço fundido.
2. pode está relacionado à série de possíveis ligas
compostas pelos mesmos componentes, porém de maneira
independente da composição da liga; por exemplo: o sistema
ferro-carbono.
� Solução Sólida:
� uma formação sólida se forma quando, à medida que os
átomos de soluto são adicionados ao material hospedeiro, a
estrutura cristalina é mantida e nenhuma nova estrutura é
formada.CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Limite de Solubilidade
�O LimiteLimite dede SolubilidadeSolubilidade é a
concentração máxima de soluto que
pode dissolver-se no solvente, a umapode dissolver-se no solvente, a uma
dada temperatura, para formar uma
solução sólida.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Fases
�Fase é a porção homogênea de uma
sistema que tem características Físicas
e Químicas definidas.e Químicas definidas.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Microestrutura
� Muitas vezes, as propriedades físicas e,
em particular, o comportamento mecânico
de um material, dependem da
microestrutura.microestrutura.
� Nas ligas metálicas, a microestrutura é
caracterizada pelo número de fases
presentes, por suas proporções e pela
maneira segundo a qual elas estão
distribuídas ou arranjadas.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Microestrutura
� A microestrutura de uma liga depende de
variáveis tais como:
� Os elementos de liga que estão presentes;
� As concentrações dos componentes;
� O tratamento térmico a que a liga foi submetida,
isto é:
• Temperatura;
• Tempo de aquecimento à temperatura do tratamento;
• taxa de resfriamento até a temperatura ambiente.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Microestrutura
� Microestrutura com
Duas FasesDuas Fases:
� Microestrutura com
Uma FaseUma Fase:
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Equilíbrio de Fases
�O equilíbrioequilíbrio dede fasesfases é o reflexo da
constância das características das
fases com o tempo.fases com o tempo.
�Termodinamicamente o equilíbrio é
descrito em termos de energia livre.
Um sistema está em equilíbrio quando
a energia livre é mínima.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Diagrama de Fases
� O DiagramaDiagrama dede FasesFases é um mapa para a
determinação das fases presentes, para
qualquer temperatura e composição, desde
que a liga esteja em equilíbrio.que a liga esteja em equilíbrio.
� Os diagramas de fases são úteis para
prever as transformações de fases e as
microestruturas resultantes, que podem
apresentar uma natureza de equilíbrio ou de
ausência de equilíbrio.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Diagrama de Fases
� Os diagramas de fases representam as
relações existentes entre a temperatura e
as composições, e as quantidades de cada
fase em condições de equilíbrio.fase em condições de equilíbrio.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Sistema Isomorfo Binário (Cu – Ni)
� Isomorfo: diz-se
dos corpos que
podem formar
cristais mistoscristais mistos
em proporções
quaisquer.
�Uma liga binária
é uma liga que
contém dois
componentes.
Sistema Isomorfo Binário (Cu – Ni)
�� LinhaLinha liquidusliquidus::
�a linha que separa
os campos das
fases L e α + L.fases L e α + L.
�a fase líquida está
presente em todas
as temperaturas e
composições
localizadas acima
desta linha.
Sistema Isomorfo Binário (Cu – Ni)
�� LinhaLinha solidussolidus::
�a linha que separa
os campos das
fases α e α + L.fases α e α + L.
� Abaixo dela existe
somente a fase
sólida α.
Interpretação de Diagramas de
Fases
�Para um sistema binário com
composição e temperatura conhecidas
e que se encontra em um estado dee que se encontra em um estado de
equilíbrio, pelo menos três tipos de
informações estão disponíveis:
�As fases que estão presentes;
�As composições dessas fases;
�As porcentagens ou frações das fases.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Fases Presentes
�O estabelecimento de quais fases
presentes é relativamente simples.
Tudo o que precisa ser feito é localizar Tudo o que precisa ser feito é localizar
o ponto temperatura-composição de
interesse no diagrama de fase e
observar com qual(is) fase(s) o
campo de fases correspondente está
identificado.
CEPEP - Escola Técnica
Prof.: Kaio Hemerson Dutra
Determinação das Composições das
Fases
Composição
Liquida (L):
32% de Ni
ee
68% de Cu
Composição
Sólida (α):
45% de Ni
e
55% de Cu