Diagrama

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CIÊNCIAS DOS MATERIAIS

MCM
TRANSFORMAÇÃO DE FASES DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DIAGRAMA Fe-C
ENGENHARIA MECÂNICA E DE MATERIAIS MARCELINO PEREIRA DO NASCIMENTO

DEFINIÇÕES E CONCEITOS BÁSICOS
COMPONENTES: metais puros e/ou componentes que formam uma liga (e.g. liga Cu-Zn); SISTEMA: série de possíveis ligas consistindo dos mesmos componentes, mas sem relação à composição das ligas (e.g.,sistema Fe-C); SOLUÇÃO SÓLIDA: consiste de átomos de ao menos dois diferentes tipos. Os átomos do soluto ocupam posições ou substitucionais ou intersticiais na rede do solvente, sem que a estrutura cristalina deste seja alterada; LIMITE DE SOLUBILIDADE: máxima concentração de átomos de soluto que podem dissolver no solvente para formar um sólido numa temperatura específica (e.g. água e açúcar -C12H22O11–H2O);

FASE: porção homogênea de um sistema (sólida, líquida ou gasosa, ou solução destes) e que tem características físicas e químicas uniformes.

DEFINIÇÕES E CONCEITOS BÁSICOS
FASES: Quando duas fases estão presentes em um sistema, não é necessário que haja diferenças em ambas as propriedades físicas e químicas, mas basta uma disparidade em alguma outra propriedade (e.g. água e gelo).Da mesma forma, se uma substância puder existir em duas ou mais formas alotrópicas (polifórmicas), a cada uma corresponderá uma fase separadamente (e.g. CCC e CFC). Sistema homogêneo: uma única fase; Sistema heterogêneo: mistura de fases. Na interface entre fases haverá uma descontínua e abrupta mudança nas características físicas e químicas; MICROESTRUTURA: Em ligas metálicas, microestrutura écaracterizada pelo número e pela proporção de fases presentes e a forma em que estão distribuídas e arranjadas. A microestrutura de uma liga depende de variáveis como: elementos de liga presentes, sua concentração e o tratamento térmico da liga (temperatura, tempo de permanência à temperatura e a taxa de resfriamento à temperatura ambiente); ENERGIA LIVRE (EQUILÍBRIO DE FASES): definido como aenergia interna de um sistema e a desordem dos átomos ou das moléculas (entalpia). Isto é: um sistema estará em equilíbrio se sua energia livre for mínima numa dada composição de temperatura e pressão (reportar-se ao diagrama “água e açúcar”). Macroscopicamente significa dizer que as características do sistema não muda com o tempo. Em sistemas sólidos, o estado de equilíbrio nunca é completamentealcançado por tratar-se de um processo extremamente lento. Tal estado é dito ser “metaestável” e pode persistir indefinidamente.

DEFINIÇÕES E CONCEITOS BÁSICOS

DIAGRAMA DE FASES
Diagrama de equilíbrio de fases representa a relação entre a temperatura, a composição e a quantidade de fases em equilíbrio.

SISTEMA BINÁRIO Cu-Ni (ISOMORFO)
FASES PRESENTES. PONTO A (fase α) à 1100oC:

60 wt%Ni–40 wt% Cu;
PONTO B (fase α + L) à 1250oC:

35 wt% Ni–65 wt% Cu;
COMPOSIÇÃO DAS FASES: PONTO A (fase α) à 1100oC: 60 wt% Ni–40 wt% Cu; FRAÇÃO DAS FASES PRESENTES. PONTO A (fase α): 100% α

DIAGRAMA DE FASES
SISTEMA BINÁRIO Cu-Ni (ISOMORFO)
COMPOSIÇÃO DAS FASES: PONTO B (fase α + L) à 1250oC
FASE LÍQUIDA (CL):

31.5 wt% Ni–68.5 wt% Cu
SOLUÇÃO SÓLIDA (Cα ):

42.5 wt% Ni–57.5 wt% CuFRAÇÃO DAS FASES PRESENTES. PONTO B (fase L) à 1250oC. Em relação ao Ni:

ou

REGRA DA BALANÇA (OU REGRA DA BALANÇA INVERTIDA)

DIAGRAMA DE FASES
SISTEMA BINÁRIO Cu-Ni (ISOMORFO)
FRAÇÃO DAS FASES PRESENTES. PONTO B (fase/solução α) à 1250oC: Similarmente:

O mesmo procedimento é empregado para determinação da porcentagem de Cobre.

REGRA DA BALANÇA (OU REGRA DA BALANÇA INVERTIDA) DIAGRAMA DE FASES
LIGAS ISOMÓRFAS – ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA
Em um sistema isomorfo cujas ligas apresentam o mesmo tamanho de grão, as propriedades mecânicas são afetadas pela composição de cada componente na liga.

Este efeito é conhecido como “Endurecimento por Solução Sólida” e se caracteriza pelo aumento da resistência mecânica e dureza com a adição do outro elemento na liga. O...
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