Doutoranda: Livia Maria de O. RibeiroDIAGRAMAS DE FASESUNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASPROGRAMA DE DOUTORADO EM MATERIAIS

SUMRIODiagramas de Fases;Regra das Fases;Diagramas de Fases de um componente ou Unrio;Diagramas de Fases de dois componentes ou Binrio;Diagramas Ternrios;Referncia Bibliogrfica.

DIAGRAMAS DE FASESO estudo de um sistema de um, dois ou mais componentes pode ser feito a partir dos Diagramas de Fases;So representaes grficas das fases presentes em um sistema em funo da temperatura, presso e composio;A maioria dos diagramas so obtidos em condies de equilbrio e so usados para entender e prever o comportamento dos materiais.

DIAGRAMAS DE FASESDentre algumas das informaes obtidas dos diagramas de fases, pode-se listar:- Permite a visualizao da fuso e solidificao;- Prediz as transformaes de fases;- D informaes sobre microestrutura e propriedades mecnicas em funo da temperatura e composio

DIAGRAMAS DE FASESClassificaao dos Diagramas: 1. Diagramas Unrios

2. Diagramas Binrios

3. Diagramas TernriosIsomorfosAnisomorfosEutticoEutetidePeritticoPeritetide

DIAGRAMAS UNRIOSTalvez o tipo mais simples e mais fcil de se entender o diagrama de fases;

REGRA DAS FASESP + F = C + 2

Onde: P = Nmero de fases que coexistem no sistema; F = Graus de Liberdade ou nmero de variveis (P,T,C) que podem ser alteradas independentemente sem alterar a estabilidade do sistema; C = Nmero de componentes no sistema; 2 = Nmero de variveis intensivas.P + F = C + 1

Sistemas CondensadosP = cte = 1 atm

APLICANDO A REGRA DAS FASESF=2F=2F=2P + F = C + 2 C=1 e P=1F = C + 2 PF = 1 + 2 1 F=2F=1F=1F=1P + F = C + 2 C=1 e P=2F = C + 2 PF = 1 + 2 2 F=1F=0P + F = C + 2 C=1 e P=3F = C + 2 PF = 1 + 2 3 F=0

DIAGRAMAS BINRIOSSo mapas que representam as relaes entre a temperatura e as composies as quais influenciam a microestrutura de uma liga;Muitas microestruturas se desenvolvem a partir das transformaes de fases, que so as mudanas que ocorrem quando a temperatura modificada.

DIAGRAMAS BINRIOS ISOMORFOSSo sistemas cujos componentes tem a mesma estrutura cristalina e so totalmente solveis um no outro, em qualquer composio;O tipo mais fcil de ser compreendido e interpretado o sistema cobre-nquel.

DIAGRAMAS BINRIOS ISOMORFOS

INTERPRETAO DOS DIAGRAMAS BINRIOSPara um sistema binrio com composio e temperatura conhecidas e que est em equilbrio, pelo menos 3 tipos de informao so disponveis:1. As fases que esto presentes;2. As composies dessas fases;3. As porcentagens ou fraes das fases.

INTERPRETAO DOS DIAGRAMAS BINRIOS1. Fases PresentesRelativamente simples, deve-se apenas localizar o ponto T-C no diagrama e determinar as fases.Exemplo:Liga com 60%Ni a 12500CLiga com 30%Ni a 12500C

INTERPRETAO DOS DIAGRAMAS BINRIOS2. Composio das Fases * Regies Monofsicas:Cfase = Cglobal * Regies Bifsicas:Linhas de AmarraoSe etendem atravs da regio bifsica e terminam nas curvas de fronteira entre fases em ambas as extremidades da regio bifsica.

INTERPRETAO DOS DIAGRAMAS BINRIOS2. Composio das Fases Exemplo:35% de Ni a 12250C AComposio da fase lquida: 25% Ni 75% CuComposio da fase slida: 40% Ni 60% Cu2540

INTERPRETAO DOS DIAGRAMAS BINRIOS3. Quantidade das Fases Regra da Alavanca

Onde:Co = Concentrao da liga;C = Concentrao de B na fase C = Concentrao de B na fase * Frao de Slido* Frao de Lquido

INTERPRETAO DOS DIAGRAMAS BINRIOS fcil confundir os procedimentos anteriores para determinar as composies das fases e as quantidades fracionais de cada fase.As composies das fases so expressas em porcentagens dos componentes (exempo, %Cu, %Ni)As quantidades fracionais das fases so expressa em termos da frao mssica das fase slida e lquida e no dos componentes.

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOSDiagramas Eutticos - Diagrama Cu-Ag

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOS Microestrutura em ligas eutticas abaixo do euttico

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOS Diagrama Eutetide

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOS Diagrama Perittico

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOS Diagrama Peritetide

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOSFonte: Donald R. Askeland; Pradeep P. Phul - The Science and Engineering of Materials, 4th ed.

DIAGRAMAS BINRIOS ANISOMORFOS

DIAGRAMAS TERNRIOSUm diagrama de fase binrio dificilmente permite representar as reas e fases envolvidas em um sistema de 3 ou mais componentes, com isto utilizado os chamados Diagramas Ternrios;Os diagramas Ternrios apresentam 4 variveis (T, e composio de 3 componentes). Uma maneira de abordar o problema fixar a varivel temperatura, e consequentemente, transformar o problema tridimensional (quatro variveis) em bidimensional (trs variveis);

DIAGRAMAS TERNRIOSPara representar sistemas ternrios recorre-se geometria dos prismas de base triangular onde s ordenadas se faz corresponder a temperatura ou a presso e base (um tringulo equiltero) se associa a composio dos componentes em frao molar (ou percentagens molares) (x1, x2 e x3) ou fraes (ou percentagens ponderais) (w1, w2 e w3).

DIAGRAMAS TERNRIOS

REFERNCIAS BIBLIOGRFICASATKINS, P., Fsico Qumica, Volume 1, 8a edio, 2010;CALLISTER, W. D., Cincia e Engenhara de Materiais Uma Introduo, 7a edio, 2008;RAGONE, D. V., Thermodynamics of Materials, Volume 1, 1995.

OBRIGADA!!!

Os Diagramas podem ser classificados como: Sistemas Isomorfos: s existe uma fase slida (no estado slido)Sistemas Anisomorfos: duas ou mais fases slidas (no estado slido) so existentes.*Como exemplo deste tipo de diagrama temos o Diagrama para a gua. Este diagrama construido variando a P e a T, sendo a composicao mantida constante.Pelo grafico podemos ver as regioes onde a agua esta nos seus 3 estados fisicos, solido, liquido e gasoso.As linhas representam as fronteiras entre as fases. Em qualquer ponto sobre uma dessas curvas, uma fase esta em equilibrio com a outra. A medida que uma fase atravessa uma linha, ela se transforma em outra fase.Podemos ver tb o ponto triplo, onde as tres fases se encontram em equilibrio.*Fase identifica um estado uniforme da materia, nao so no que se refere a composicao quimica, mas tambem no que se refere ao estado fisico. Assim falamos das fases solidas, liquidas e gasosas.Variancia o numero de variaveis intensivas que podem ser independentemente alteradas sem pertubar o numero de fases em equilibrio;Componente o nmero de especies independentes necessarias para definir a composicao das fases de um sistema.2 numero de variaveis intensivas, no caso a pressao e a temperatura. Variaveis intensivas = nao sao propriedades aditivas, So independentes da quantidade de matria no sistema.Para sistemas condensados, a variacao da pressao no altera muito a relacao entre as fases, portanto a regra das fases passa a ser TAL, onde a P considerada constante e igual a 1 atmSistemas condensados = sistemas que envolvem slido e lquido.*Aplicando a regra das fases, em todas as regioes onde so existam uma fase, a variancia sera 2, pois aplicando na formula P+F=C+1, tem-se F=2.*Liga a composio de dois ou mais componentes.2. Normalmente por resfriamento

*Nos diagramas binrios, a Pressao mantida constante e um diagrama de T e C construdo.Na abcissa existe a composicao que varia entre 0% de Ni e 100% de Cu a esquerda e 100% de Ni e 0% de Cu a direita. O liquido L uma solucao liquida homogenea contendo tanto cobre quanto niquel. Na fase slida contem atomos de cobre e de niquel. O sistema chamado de isomorfo devido a essa completa solubilidade dos 2 componentes nos estados liquido e slido.A linha que separa o estado liquido L do estado binario a + L chamada de linha liquidus. A linha que separa o estado solido a do estado binario a + L chamada de linha solidus. As linhas solidus e liquidus se interceptam nas duas extremidades de composio, onde esses pontos correspondem as temperaturas de fusao dos componentes puros. Px, as T de fusao do cobre puro 1085 graus e do niquel puro 1455 graus celsius O nquel e o cobre sao isomorfos pq so componentes que tem a mesma estrutura cristalina (CFC), raios atmicos e eletronegatividade prximos e compatibilidade eletroqumica.CFC= cubico de face centrada*Monofasicas: exemplo uma liga com 60% de Ni a 1100 graus esta no estado solido, ou seja, somente uma fase esta presente, com isto a fase tem composicao de 60% Ni e 40% Cu.

*Uma liga com 35% de Ni a 1225 graus celsius, que sera representada pelo ponto A. Neste ponto deve tracar uma reta que toque na linha liquidus e na solidus, que a linha de amarracao. Construda a linha traca-se linhas perpendiculares at o eixo horizontal das composicoes, onde pode ser lida a composicao de cada uma das fases.

*A quantidade das fases determinada a partir da regra da alavanca em conjunto com a linha de amarrao. **Sistemas anisomorfos caracterizam-se por formar mais de uma fase no estado slidoNeste diagrama podemos encontrar 3 regioes monofasicas: a, b e L.A fase a uma solucao solida rica em cobre, possuindo a prata como soluto. A fase b rica em prata (solvente- solido em maior quantidade, soluto solido em menos quantidade)O limite de solubilidade para a fase a corresponde a linha identificada por CBA, onde a T abaixo de 779 celsius, a curva que separa as regioes a de a+b chamada de linha solvus e a curva que separa as regioes a de a+L a linha solidus. Do mesmo modo acontece para o solido b.A linha BEG tb pode ser chamada de linha solidus e representa a temperatura mais baixa na qual pode existir uma fase lquida.Tb podemos perceber a presenca de 3 regioes bifasicas: a+L, a+b e b+L. Na medida em que a prata adicionado ao cobre, a T na qual a liga se torna totalmente liquida diminui ao longo da linha liquidus, linha AE; dessa forma, a T de fusao do Cobre diminuida por adicoes de prata. Essas linhas liquidus se encontram no ponto E, onde esse ponto tb chamado de ponto invariante. designado pelo ponto de composicao Ce e Te, onde para o sistema cobre prata, os valores de Te e Ce sao 779 e 71,95% de Ag.O sistema eutetico facilmente representado pela reacao L- a+b, onde significa que uma fase liquida se transformando em duas fases slidas.O termo euttico em do grego e significa de fusao mais facil.*Nesta figura podemos ver a microestrutura da liga a medida em que esta vai resfriando.No ponto d.No ponto e, j possivel perceber as duas fases slidas juntas.*Uma fase slida transforma-se em outras duas fases slidas*Uma fase slida transforma-se em outras duas fases slidas*Uma fase slida transforma-se em outras duas fases slidas*Um resumso dos diagramas anisomorfos estao representados a seguir.Em um diagrama perittico uma fase slida mais uma fase lquida da origem a uma fase slida*Como exemplo temos aqui um diagrama onde podemos perceber as reacoes euteticas, periteticas e eutetoidesO ponto azul, esta transformando uma fase solida e liquida em uma solida.*As distncias, como representada pelo ponto P aos lados do tringulo correspondem s fraes molares (ou mssicas) dos componentes. Os vrtices dos tringulos representam os componentes puros; os lados representam as misturas binrias dos componentes que aparecem nos dois vrtices que compem o lado. A adio (ou remoo) de um componente de uma dada composio (ponto no tringulo) representada pelo movimento ao longo da linha que liga o ponto ao vrtice correspondente ao componente.*