DIAGRAMA DE FASE2 DIAGRAMA DE FASE 1. IMPORTNCIA: -D informaes sobre microestruturae propriedades mecnicasemfunodatemperatura,composioe quantidade de fase em equilbrio; - Permite a visualizao da solidificao e fuso; - Prediz as transformaes de fases; - Dinformaes sobre outros fenmenos. 3 DIAGRAMA DE FASE 2.Definies: - Componentes: Sometaispurose/oucompostosqumicose/oucompostos que constituem uma liga. (Lato = Cu + Zn) Sistema: Definio1:quantidadedematriacommassae identidadefixassobreaqualdirigimosanossaateno. Todo o resto chamado vizinhana. Exemplo: uma panela de fundio com ao fundido. Definio2:sriedeligasformadaspelosmesmos componentes,independendodacomposioespecfica. Exemplo: o sistema Ferro-Carbono. Fase: Uma parte homognea do sistema, que possui propriedades fsicasequmicascaractersticas.Exemplo:fases,eL da liga seguinte. 4 DIAGRAMA DE FASE 2.Definies: Fase: 5 DIAGRAMA DE FASE 2.Definies: EQUILBRIO Em termos macroscpicos Umsistemaestemequilbrioquandosuascaractersticas nomudamcomotempo,etendeapermanecernas condiesemqueseencontraindefinidamente,anoser que seja perturbado externamente. Em termos termodinmicos Umsistemaestemequilbrioquandosuaenergialivre mnima,consideradasascondiesdetemperatura, presso e composio em que ele se encontra. Variaesdessascondiesresultamnumaalteraoda energia livre, e o sistema pode espontaneamente se alterar para um outro estado de equilbrio (no qual a energialivre sejamnimaparaasnovascondiesdetemperatura, presso e composio). Energia Livre DG = DH T DS 6 DIAGRAMA DE FASE OU DE EQUILBRIO 2.Definies: 7 DIAGRAMA DE FASE OU DE EQUILBRIO 8 DIAGRAMA DE FASE OU DE EQUILBRIO 2.Definies: Microestrutura caracterizada pelo nmero de fases existentes, por suas propores e pela maneira pela qual elas esto distribudas ou arranjadas. Molibdnio puro Lato (cobre-zinco) Alumnio- 18% silcio) 9 4.FASESDEEQUILBRIOEFASES METAESTVEIS Fasesdeequilbrio:suaspropriedadesou caractersticas no mudam com o tempo.Geralmentesorepresentadasnosdiagramaspor letras gregas Fasesmetaestveis:suaspropriedadesou caractersticas mudam lentamente com o tempo, ouseja,oestadodeequilbriononunca alcanado.Noentanto,nohmudanasmuito perceptveiscom otempona microestruturadas fases metaestveis Raio-X 10 SISTEMAS BINRIOS ISOMORFOS L: Soluo lquida homognea contendo Ni+ CU :Soluoslidahomognea contendo Ni+ CU. Isomorfo: sistemaem que existe solubilidade completa dos dois componentes nos estados lquidos e slidos Linhaliquidus: a fase lquida est presente em todas as temperaturas e composies localizadas acima desta linha. Linha solidus: abaixo da qual, para qualquer temperatura e composio, existe apenas a fase slida. o11 % atmica Ni L = Soluo lquida homognea de Cu + Ni Soluo slida homognea de Cu + Ni oSISTEMAS BINRIOS ISOMORFOS 12 4.1. DIAGRAMA DE EQUILBRIO PARA SISTEMAS BINRIOS E ISOMRFOS Isomorfo quando a solubilidade completa (Exemplo: Sistema Cu-Ni) linha liquidus linha solidus FILME 13 INTERPRETAO DO DIAGRAMA DE EQUILBRIO - Fases presenteslocaliza-se a temperatura e composio desejada e verifica-se o nmero de fases presentes - Composio qumica das fasesusa-se o mtodo da linha de conexo (isotrma) Para um sistema monofsico a composio a mesma da liga - Percentagem das fases(quantidades relativas das fases) regra das alavancas 14 SISTEMA BINRIO Cu-Ni DETERMINAO DAS FASES PRESENTES B 1- determina a temperatura e composio no diagrama. Ex: T 1150C 50%p de Ni B 100% fase slida A composio a mesma da liga. C 15 SISTEMA BINRIO Cu-Ni DETERMINAO DA COMPOSIO QUMICA DAS FASES Comp. Liq= 32% de Ni e 68% de Cu Comp. Sol. = 45% de Ni e 55% de Cu B Existe duas formas: 1- Regio monofsica: a composio a mesma da liga presente. Ex: T 1100C; 80%p de Ni (A) %100 fase slida 80% de Ni e 20%Cu. 2- Regio bifsica:Ex: T= 1240C; 60%Ni A 1- determina a temperatura e composio no diagrama. 16 SISTEMA Cu-Ni Determinao das quantidades relativas das fases Existe duas formas: 1- Regio monofsica: somente uma fase est presente %100 fase. 2- Regio bifsica: usa-se a linha de amarrao em conjunto regra da alavanca. Seguindo o procedimento: Constroi-se a linha de amarrao e localiza a composio global sobre esta linha; Calcula-se a frao de fase: toma-se o comprimento da linha de amarrao desde a composio global at a fronteira com a fase oposta e divide-se pelo comprimento total da linha de amarrao A frao da outra fase determinada de maneira semalhante; 17 SISTEMA Cu-Ni Determinao das quantidades relativas das fases Comp. Liq= 31,4% Ni e 68,9%Cu Comp. Sol. = 42,5,4 %Ni e %57,5Cu Composio das fases Percentagemdas fases L= S R+S S= R R+S L= Co-C0 Co-CL L= Co-CL Co-CL Fase lquida: Fase slida: 18 SISTEMA Cu-Ni Exerccio: Determinao das quantidades relativas das fases (tomando: 1250C; 35%pNi) Comp. Liq= 31,4% Ni e 68,9%Cu Comp. Sol. = 42,5,4 %Ni e %57,5Cu Composio das fases 19 SISTEMA Cu-Ni Exerccio: Determinao das quantidades relativas das fases (tomando: 1250C; 35%pNi) Comp. Liq= 31,4% Ni e 68,9%Cu Comp. Sol. = 42,5,4 %Ni e %57,5Cu Composio das fases 20 a. Exerccio: Uma liga Cu-Ni com composio 70%Ni-30%Cu aquecida lentamente a partir de 1300C. Determine: Temperatura que se forma a primeira frao de fase lquida; Qual a composio desta fase lquidaQual a temperatura que ocorre a fuso completa da liga. Qual a composio da ltima frao de slido que permanece no meio antes da fuso completa 21 DESENVOLVIMENTO DA MICROESTRUTURA SOLIDIFICAO EM EQULIBRIO A microestrutura s segue o diagrama de equilbrio para velocidades de solidificao lentas; Na prtica, no h tempo para a difuso completa e as microestruturas no so exatamente iguais s do equilbrio; O grau de afastamento do equilbrio depender da taxa de resfriamento; Como conseqncia da solidificao fora do equilbrio tem-se a segregao (a distribuio dos 2 elementos no gro no uniforme). 22 DESENVOLVIMENTO DA MICROESTRUTURA SOLIDIFICAO EM EQULIBRIO (35%p Ni 65%pCu) 1260C Composioqumica das fases Quantidade relativa das fases LquidoslidoLquidoslido Ponto a35%pNi0%100%0% Ponto b35%pNi 46%pNi 100%0% Ponto c32%pNi 43%pNi -73%27%Ponto d24%pNi35%pNi -0%100% Ponto e0%35%pNi -0%100% 23 DESENVOLVIMENTO DA MICROESTRUTURA SOLIDIFICAO EM EQULIBRIO (35%p Ni 65%pCu) 1260C 24 CORED x EQUILBRIO DE FASES Rpida taxa de resfriamento: Baixa taxa de resfriamento: Estrutura de COREDEquilbrio 25 Microestrutura fora do equlibioCONSEQUNCIAS DA SOLIDIFICAO FORA DO EQUILBRIO: Segregao zonamento (coring) diminuio das propriedades Pode haver a necessidade de recozimento Zonamento observado numa liga de Zn Contendo Zr (aumento 400X) 26 Mudana na composio das fases durante o processo de solidificao 27 Curva de solidificao e Remoo do calor latente de fuso 28 Propriedades mecnicas isomorfas SISTEMAS EUTTICOS BINRIOS So encontradas 3 regies monofsicas distintas:, e L rica em cobre e prata como soluto rica em prata e cobre como soluto 1. Temperaturas baixo da linha BEG apenas uma concentrao limitada de prata ir se dissolver no cobre idem para o cobre. 2. CBA limite de solubilidade para a fase 3. B (8% Ag)Solubilidade mxima da prata no cobre na fase 4. G (8,8%Cu) solubilidade mxima do Cobre na Prata na fase 29 30 SISTEMAS EUTTICOS BINRIOS 1. 3 regies bifsicas +L, +L e + 2. Euttico:pontoondeoequilbrioinvariante,portantoo equilbrio entre trs fases ocorre a uma determinada temperaturae as composies das trsfases so fixas.1. Composio euttica solidifica a uma T abaixo de qualquer outra liga 2. Temperatura euttica T mais baixa a qual pode existir fase lquida 31 Exerccio Faa uma anlise das fases presentes nos seguintes pontos do diagrama de fases Pb-Sn: 40%Sn e T= 150C Composio das fases Alfa = 10% Sn 90% Pb Beta =98%Sn-2%Pb Quantidade das fases % 34 34 , 010 9810 40% 66 66 , 010 9840 9811= ==== ===o |o|o ||oC CC CWC CC CW32 SISTEMAS EUTTICOS BINRIOS Exerccio Faa uma anlise das fases presentes nos seguintes pontos do diagrama de fases Pb-Sn: (fases presentes, composio das fases e proporo das fases) a. Composio euttica: b. 40%Sn e T= 230Cc. 40%Sn e T= 180C 33 SISTEMAS EUTTICOS BINRIOS Composio61,9%Sn 38,1%PbFases presentesalfabeta Composio das fases 19,2%pSn;80,8%p Pb97,5%p Sn ; 2,5%pPb Proporo das fases (97,5-61,9)/(97,5-19,2)*100%= 45,5% (61,9-19,2)/(97,5-19,2)*100%= 54,5% Composio40%Sn 60%PbFases presentesLquidoalfa Composio das fases 48%Sn; 52% Pb15% Sn ; 85%Pb Proporo das fases (40-15)/(48-15)*100% = 76%(48-40)/(48-15)*100%= 24% 40%Sn e T= 230C a. Composio euttica: 34 SISTEMAS EUTTICOS BINRIOS Composio40%Sn60%PbFases presentesalfabeta Composio das fases 19,2%Sn;80,8% Pb97,5% Sn ; 2,5%Pb Proporo das fases (97,5-40)/(97,5-19,2)*100%= 73% (40-19,2)/(97,5-19,2)*100%= 27% 40% Sn e T=180C 35 Desenvolvimento de microestrutura em ligas eutticas Sn Pb Resfriamento a partir de 350C at 20Cda Caso 1 Composio- 2%p Sn Varia entre a composio de um componente puro e a solubilidade slida mx para o componente a temp. ambiente. Muito pequena a faixa de composies qumicas em que pode se formar estrutura monofsica o36 Desenvolvimento de microestrutura em ligas eutticas Sn Pb Resfriamento a partir de 350C at 20Cda Caso 2 Composio- 15%p Sn PRECIPITAO Ao ser ultrapassado o limite de solubilidade (linha solvus) de Sn no Pb, ocorre a precipitao da fase , de reticulado cristalino distinto do da fasee com distintas propriedades fsico-qumicas. |o37 Desenvolvimento de microestrutura em ligas eutticas A transformao euttica corresponde formao de uma mistura de duas fases

a partir do lquido formando um arranjo interpenetrado ( ) | o +Caso 3 - Solidificao da composio euttica ) % 8 , 97 () % 18 ( ) % 9 , 61 (to resfriamenpSn pSn pSn L | o + 38 Desenvolvimento de microestrutura em ligas eutticas A transformao euttica corresponde formao de uma mistura de duas fases

a partir do lquido formando um arranjo interpenetrado ( ) | o +Estruturaeuttica 39 Desenvolvimento de microestrutura em ligas eutticas A transformao euttica corresponde formao de uma mistura de duas fases

a partir do lquido formando um arranjo interpenetrado ( ) | o +Caso 4 todas as composies que durante o resfriamento cruzam a isoterma euttica (com exceo da composio euttica). Em ligas hipo-eutticas ocorre inicialmente precipitao de fase primria - dendritas de a pr-eutticas. O lquido euttico residual L (61,9% Sn) se transforma em microestrutura euttica [a(18,3% Sn)+b(97,8%Sn)]. 40 Desenvolvimento de microestrutura em ligas eutticas Frao de microconstituinte euttico = frao da fase lquida. PQR Q PQWCQ PPW WL e+==+= ='3 , 18 9 , 613 , 181oR Q PPWR Q PR QW+ +=+ + +=|o

A transformao euttica corresponde formao de uma mistura de duas fasesa partir do lquido formando um arranjo interpenetrado 41 SISTEMA EUTTICO REGRA DAS FASES 42 REAES NA REGIO DE SOLUBILIDADE 43 HIPO-EUTTICO E HIPER-EUTTICO HIPO-EUTTICO COMPOSIO MENOR QUE O EUTTICO HIPER-EUTTICO COMPOSIO MAIOR QUE O EUTTICO 44 REAO EUTETIDE:o c + ( a diferena do euttico que uma fase slida, ao invs de uma lquida, transforma-se em duas outras fases slidas. REAO PERITTICA:Envolve trs fases em equilbrio o + Lquidoc Uma fase slida mais uma fase lquida transforma-se numa outra fase slida DIAGRAMA DE EQUILBRIO TENDO FASES INTERMEDIRIAS 45 PERITTICO E EUTTICO 46 PERITTICO Envolve 3 fases em equilbrio 47 PERITTICO DUPLO 48 EUTTICO, EUTETIDE E PERITTICO Ponto de fuso congruente 49 REAO MONOTTICA E EUTTICA Dois lquidos imiscveis formam uma fase slidae uma fase lquida (MONOTTICA) EUTTICA 50 PONTO DE FUSO E TRANSFORMAES ALOTRPICAS 51 DIAGRAMA TERNRIO 52 COMPOSIO EM DIAGRAMA TERNRIO TRINGULO DE GIBBS 53 DIAGRAMA DE FASE Fe-C 54 FERRO PURO FERRO PURO FERRO o = FERRITA FERRO = AUSTENITA FERRO o = FERRITA o TF= 1534 C As fases o, e o so solues slidas com Carbono intersticial cfc ccc ccc 55 Ferro Puro /Formas Alotrpicas FERRO o = FERRITA Estrutura= ccc Temperatura existncia= at 912 C Fase Magntica at 768 C (temperatura de Curie) Solubilidade mx do Carbono=0,002% a 727 C mole e dctil FERRO = AUSTENITA Estrutura= cfc Temperatura existncia=912 -1394C Fase No-Magntica Solubilidade mx do Carbono=2,14%a 1147 C mais dura 56 FERRO PURO cfc ccc ccc 57 Ferro Puro /Formas Alotrpicas FERRITAAUSTENITA 58 Ferro Puro /Formas Alotrpicas FERROo = FERRITA o Estrutura= ccc Temperatura existncia= acima de 1394C Fase No-Magntica Como estvel somente a altas temperaturas no tem interesse comercial 59 FERRO PURO cfc ccc ccc 60 Sistema Fe-Fe3C Ferro Puro= at 0,002% de Carbono Ao= 0,002 at 2,06% de Carbono Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono Fe3C (CEMENTITA)= Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono ultrapassado (6,7% de C) 61 DIAGRAMA DE FASE Fe-C 62 CEMENTITA (Fe3C) Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono ultrapassado (6,7% de C) dura e frgil um composto intermetlico metaestvel, embora a velocidade de decomposio em ferro o e C seja muito lenta A adio de Si acelera a decomposio da cementita para formar grafite 63 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTTICO) PONTO C LIGA EUTTICA o ponto mais baixo de fuso LquidoFASE (austenita) + cementita - Temperatura= 1147 C - Teor de Carbono= 4,3% As ligas de Ferro fundido de 2,06-4,3% de C so chamadas de ligas hipo-eutticas As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C so chamadas de ligas hiper-eutticas 64 DIAGRAMA DE FASE Fe-C C 65 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETIDE) PONTO S LIGA EUTETIDE o liga de menor temperatura de transformao no estado slido; AustenitaFASE o (FERRITA) + Cementita - Temperatura= 723 C - Teor de Carbono= 0,8 % Aos com0,002-0,8% de C so chamadas de aos hipo-eutetide; Aos com0,8-2,06% de C so chamadas de aos hiper-eutetides. 66 DIAGRAMA DE FASE Fe-C S 67 MICROESTRUTURAS / EUTETIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilbrio similar ao eutticoConsiste de lamelas alternadas de fase o (ferrita) e Fe3C (cementita) chamada dePERLITA FERRITA lamelas + espessas e claras CEMENTITA lamelas + finas e escuras Propriedades mecnicas da perlita intermediria entre ferrita (mole e dctil) e cementita (dura e frgil) 68 MICROESTRUTURAS / EUTETIDE 69 MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilbrio Teor de Carbono = 0,002- 0,8 % Estrutura Ferrita + Perlita As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra da alavanca; Partes claraspr eutetide ferrita. 70 MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilbrio Teor de Carbono = 0,8-2,06 % Estrutura cementita+ Perlita As quantidades de cementita e perlita variam conforme a% de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas Partes claraspr eutetide cementita