DIAGRAMAS DE FASE EM CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO

Daniele Gomes

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Todo o processo de fabricação de peças metálicas tem início em um processo de solidificação

Diagramas de fases: são mapas que permitem prever a microestrutura de um material em função da temperatura e composição de cada componente

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MICROESTRUTURA

É uma porção homogênea do material que tem propriedades físicas ou químicas uniformes.

FASE

Em ligas metálicas , a microestrutura é caracterizada pelo número de fases presentes , suas proporções e o modo pelo qual estão distribuídas ou organizadas.

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FASES

Todo metal puro e uma considerado uma fase.

Uma fase é identificada pela composição química e microestrutura

A interação de 2 ou mais fases em um material permite a obtenção de propriedades diferentes

É possível alterar as propriedades do material alterando a forma e distribuição das fases

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FASES DE EQUILÍBRIO E FASES METAESTÁVEIS

Fases estaveis: suas propriedades ou características não mudam com o tempo.

Geralmente são representadas nos diagramas por letras gregas

Fases metaestáveis: suas propriedades ou características mudam lentamente com o tempo, ou seja, o estado de equilíbrio não é nunca alcançado.

No entanto, não há mudanças muito perceptíveis com o tempo na microestrutura das fases metaestáveis.

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SOLUBILIDADE DO SOLUTO E FASES SOLUBILIDADE COMPLETA

SOLUBILIDADE INCOMPLETA

INSOLUBILIDADE

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SOLUBILIDADE DO SOLUTO E FASES

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SOLUBILIDADELIMITE DE SOLUBILIDADE: é a concentração

máxima de átomos de soluto que pode dissolver-se no solvente, a uma dada temperatura, para formar uma solução sólida.

Quando o limite de solubilidade é ultrapassado forma-se uma segunda fase com composição distinta

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SOLUBILIDADE

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SOLIDIFICAÇÃO DE UM METAL PURO

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SOLIDIFICAÇÃO DE UMA LIGA BINÁRIA

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DIAGRAMA DE FASES Binário: formado por 2 componente –

elementos

Diagrama Ni-Ti/

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DIAGRAMA DE FASES Binário: formado por 3 componente –

elementos

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DIAGRAMA DE FASES Diagrama ternário

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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO PARA SISTEMAS BINÁRIOS E ISOMÓRFOS Isomorfo quando a solubilidade é completa

tanto na fase liquida quanto na sólida. (Exemplo: Sistema Cu-Ni ---Forma fase --CFC)

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Curva de solidificação para uma liga binária isomorfa

Remoção do calor latente de fusão

Curva de solidificação

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INTERPRETAÇÃO DO DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO (CONSTITUIÇÃO DA LIGA)- Fases presentes localiza-se a temperatura e

composição desejada e verifica-se o número de fases presentes

- Composição química das fases usa-se o método da linha de conecção (isotérma)

Para um sistema monofásico a composição é a mesma da liga

- Percentagem das fases (quantidades relativas das fases) regra das alavancas

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COMPOSIÇÃO DAS FASES

contrói-se uma linha de amarração através da região bifásica à temperatura da liga

Anotam-se as intersecções da linha de amarração com as fronteiras entre as fases em ambos os lados

Traçam-se linhas perpendiculares à linha de amarração a partir dessas intersecções até o eixo horizontal das composições, onde a

composição em cada uma das respectivas fases pode ser lida

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SISTEMA CU-NI DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS FASES

Comp. Liq= 32% de Ni e 68% de CuComp. Sol. = 45% de Ni e 55% de Cu

B

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DETERMINAÇÃO DE QUANTIDADE DE FASE Linha de amarração é construída através da região bifásica

na temperatura da liga

A composição global da liga é localizada sobre a linha de amarração

A fração de uma fase é calculada tomando-se o comprimento da liga de amarração desde a

composição global até a fronteira entre fases com a outra fase e então dividindo-se esse valor pelo comprimento total

A fração da outra fase é determinada de maneira semelhante

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SISTEMA CU-NIDETERMINAÇÃO DAS QUANTIDADES

RELATIVAS DAS FASES

Percentagem das fases

Fase líquida

Fase sólida

L = S R+S

S = R R+S

L = C-C0

C-CL

L = Co-CL

C-CL

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EXERCÍCIO: USANDO O PLT 1- Determinar a composição da fase e a

fração da fase para o diagrama Cu-Ni .

a) Para 20%p de Ni a 1400 °Cb) Para 20%p de Ni a 1175 °Cc) Para 20%p de Ni a 1050 °C

2- Determinar a composição da fase e a fração da fase para o diagrama Fe-Fe3C

d) Para 1%p de C a 1400 °Ce) Para 1%p de C a 1000 °C