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DF.1A.Simões2006
CAP 10 - DIAGRAMAS DE FASES
Smith – cap 8
Fase: região de um material que difere de outra pela sua estrutura e/ou composição.
Diagramas de fases: indicam os domínios de estabilidade de diferentes fases num sistema. Cada linha representa um limite de solubilidade em condições de equilíbrio.
DF.2A.Simões2006
DIAGRAMAS DE FASES
Uso dos diagramas de fases:Prever as fases que existem em equilíbrio para uma certa composição e temperatura.Determinar a composição química de cada fase.Calcular a quantidade de cada fase na liga.Indicar o ponto de fusão das fases.
É sempre pressuposto equilíbrio.
DF.3A.Simões2006
SOLUÇÕES vs MISTURAS
Solução: fase com mais de um componenteMistura: material com mais de uma fase
Soluções sólidas:IntersticiaisSubstitucionais
DF.4A.Simões2006
CURVAS DE SOLUBILIDADE
SugarH2O
T / º
C
xarope
salm
oura
DF.5A.Simões2006
REGRA DAS FASES DE GIBBS
J.W. Gibbs: F+N= C+2N: nº graus de liberdade (P, T, composição)C: nº de componentes do sistema (elemento, composto, solução)
Se P= cte: F+N= C+1 (regra das fases condensada)
DF.6A.Simões2006
FASES
Limite de fase: descontinuidade na estruturaEx: gelo (hexagonal) – água (liq)
Ag (cfc; R= 0,144nm) – Cu (cfc; R=0,128 nm)
Solução: fase com mais de um componenteGases: apenas uma faseSólidos amorfos: poucas fasesSólidos cristalinos: muitas fases
DF.7A.Simões2006
LIMITES DE SOLUBILIDADE
Pb: cfcSn: ccc
DF.8A.Simões2006
SISTEMAS ISOMORFOS
Solubilidade: ligas binárias
Regras de Hume-Rothery para miscibilidade estado sólido:
Estrutura cristalina idênticaTamanho dos átomos não devem diferir mais de 15%Os elementos não devem formar compostosMesma valência
DF.9A.Simões2006
SISTEMAS BINÁRIOS ISOMORFOS: Cu-Ni
T / º
C
Linha liquidusLinha solidusRegião bifásicaLinha conjugada
Variando composição: microestrutura cteresistência mecânica, condutibilidade variáveis
DF.10A.Simões2006
SISTEMAS BINÁRIOS ISOMORFOS: Cu-Ni
Curvas arrefecimento líquido-sólido
DF.11A.Simões2006
REGRA DA ALAVANCA
Fracção ponderal, fase sólida:
Fracção ponderal, fase líquida:
lsl0
sXωωωω
−−
=
ls0s
lXωωωω
−−
=
DF.12A.Simões2006
Pb - Sn
α: cfcβ: cccLimites de solubilidade:-Linha solvus
-Ponto eutético-Intervalo de solidificação
Liquido (61.9Sn) α (19.2 Sn) + β (97.5 Sn) r. eutéctica(r. invariante)
L S1 + S2
DF.13A.Simões2006
NOMENCLATURA
Latão: Zn em Cu (Cu Zn), cfcBronze: Sn em Cu (Cu Sn), cfcPrata de lei (sterling silver) : 92,5Ag 7,5Cu
Ferrite: solução ccc em Fe (α)Austenite: solução cfc em Fe (γ)
Fases: α, β, γ, δ…
DF.14A.Simões2006
COMPOSIÇÃO DAS FASES EM EQUILIBRIO
Linha liquidusLinha solidusLinha solvusLinha conjugada(isotérmica)Ponto eutéctico
Solda: 60-40
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Curva de arrefecimento
DF.16A.Simões2006
DF.17A.Simões2006
Pb–Sn: Microestruturas
63% Sn 37% Pb
40% Sn 60% Pb
70% Sn 30% Pb
90% Sn 10% Pb
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DF.19A.Simões2006
NÃO-EQUILÍBRIO
ZonamentoTratamento de homogeneização
DF.20A.Simões2006
SISTEMAS BINÁRIOS PERITÉCTICOS
Reacção peritéctica:
L + α βarrefecimento
Em metais com pontos de fusão dos componentes bastante diferentes
DF.21A.Simões2006
SISTEMAS BINÁRIOS PERITÉCTICOS
Líquido (5,4% Ni) + δ (4% Ni) γ (4,3% Ni)1517 ºC
arref.
CFC
CCC
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SISTEMAS BINÁRIOS PERITÉCTICOS
DF.23A.Simões2006
SISTEMAS BINÁRIOS PERITÉCTICOS
encapsulamento
DF.24A.Simões2006
α
Ag-40%Pt
DF.25A.Simões2006
SISTEMAS BINÁRIOS MONOTÉCTICOS
L1 α + L2
Cu-36%Pb
DF.26A.Simões2006
SISTEMA Fe-C
R. eutectóide
DF.27A.Simões2006
REACÇÕES INVARIANTES
DF.28A.Simões2006
FASES E COMPOSTOS INTERMÉDIOS
Pontos peritécticosPonto eutectóide
DF.29A.Simões2006
FASES E COMPOSTOS INTERMÉDIOS
DF.30A.Simões2006
DIAGRAMAS TERNÁRIOS
isotérmicos
DF.31A.Simões2006
DIAGRAMAS TERNÁRIOS