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DIAGRAMAS DE DIAGRAMAS DE EQUILEQUILÍÍBRIO DE FASESBRIO DE FASES
METAIS E LIGAS METMETAIS E LIGAS METÁÁLICASLICAS
� QuandoQuandoQuandoQuando doisdoisdoisdois ouououou maismaismaismais elementoselementoselementoselementos sãosãosãosão combinadoscombinadoscombinadoscombinadosquequequeque estadoestadoestadoestado de de de de equilequilequilequilííííbriobriobriobrio éééé alcanalcanalcanalcanççççadoadoadoado????
�� EmEmEmEmEmEmEmEm particular, se particular, se particular, se particular, se particular, se particular, se particular, se particular, se especificamosespecificamosespecificamosespecificamosespecificamosespecificamosespecificamosespecificamos........................-------- umaumaumaumaumaumaumauma ligaligaligaligaligaligaligaliga de de de de de de de de composicomposicomposicomposicomposicomposicomposicomposiççççççççãoãoãoãoãoãoãoão (ex., %Cu (ex., %Cu (ex., %Cu (ex., %Cu (ex., %Cu (ex., %Cu (ex., %Cu (ex., %Cu -------- %Ni), e %Ni), e %Ni), e %Ni), e %Ni), e %Ni), e %Ni), e %Ni), e -------- umaumaumaumaumaumaumauma temperaturatemperaturatemperaturatemperaturatemperaturatemperaturatemperaturatemperatura (T)(T)(T)(T)(T)(T)(T)(T)
entãoentãoentãoentãoentãoentãoentãoentão........................�� QuantasQuantasQuantasQuantasQuantasQuantasQuantasQuantas fasesfasesfasesfasesfasesfasesfasesfases sãosãosãosãosãosãosãosão obtidasobtidasobtidasobtidasobtidasobtidasobtidasobtidas????????�� QualQualQualQualQualQualQualQual a a a a a a a a composicomposicomposicomposicomposicomposicomposicomposiççççççççãoãoãoãoãoãoãoão ququququququququíííííííímicamicamicamicamicamicamicamica de de de de de de de de cadacadacadacadacadacadacadacada fasefasefasefasefasefasefasefase????????�� QualQualQualQualQualQualQualQual a a a a a a a a quantidadequantidadequantidadequantidadequantidadequantidadequantidadequantidade relativarelativarelativarelativarelativarelativarelativarelativa de de de de de de de de cadacadacadacadacadacadacadacada fasefasefasefasefasefasefasefase????????
DIAGRAMAS DE FASESDIAGRAMAS DE FASES
Fase BFase A
átomo Niquelátomo Cobre
� Limite de Solubilidade:Máxima concentração de átomos de soluto que um solvente podedissolver a uma dada temperatura.
� Ex: Diagrama de Fase :Sistema Água-Açúcar
Qual é o limite de solubilidade a 20C?
R: 65%p açúcar
� Se Co < 65%p açúcar: xarope
� Se Co > 65%p açúcar: xarope+açúcar
� O limite de solubilidade aumenta com a T:ex: se T = 100C, limite de solubilidade = 80%p açúcar.
LIMITE DE SOLUBILIDADELIMITE DE SOLUBILIDADE
ÁçúcarPuro
Temperature(°C)
0 20 40 60 80 100Co= Composição (%p açúcar)
Lsolusolusolusolusolusolusolusoluçççççççção lão lão lão lão lão lão lão lííííííííquida (xarope)quida (xarope)quida (xarope)quida (xarope)quida (xarope)quida (xarope)quida (xarope)quida (xarope)
Limite de Solubilidade
L (l(l(l(l(l(l(l(lííííííííquido) quido) quido) quido) quido) quido) quido) quido)
+ S
(a(a(a(a(a(a(a(açúçúçúçúçúçúçúçúcar scar scar scar scar scar scar scar sóóóóóóóólido)lido)lido)lido)lido)lido)lido)lido)
6565656565656565
2020202020202020
40
60
80
100
Água Pura
�� Quando o limite de solubilidade Quando o limite de solubilidade éé ultrapassado formaultrapassado forma--se uma se uma segunda fase com composisegunda fase com composiçção distintaão distinta
� Componentes:Os elementos ou compostos que são misturados
inicialmente na fabricação da liga (ex., Al e Cu)� Fases:É uma fração do material com características fisicas e
químicas definidas (ex., α e β).
FASES E COMPONENTESFASES E COMPONENTES
(fase escura)
LigaAluminio-Cobre
α α α α α α α α
ββββββββ (fase clara)
FASESFASES
“Todo metal puro e uma considerado uma fase.”
� Uma fase é identificada pela composição química e
estrutura.
� 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 (morfologia) e distribuição das
fases.
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO DE FASESBRIO DE FASES
�� ÉÉ UM MAPA PARA A DETERMINAUM MAPA PARA A DETERMINAÇÇÃO DAS FASES ÃO DAS FASES PRESENTES, PARA QUALQUER TEMPERATURA E PRESENTES, PARA QUALQUER TEMPERATURA E COMPOSICOMPOSIÇÇÃO QUÃO QUÍÍMICA, DESDE QUE A LIGA ESTEJA MICA, DESDE QUE A LIGA ESTEJA EM EQUILEM EQUILÍÍBRIO.BRIO.
�� O equilO equilííbrio de fases brio de fases éé o reflexo da o reflexo da constância das caracterconstância das caracteríísticas (composisticas (composiçção ão e estrutura) das fases com o tempo.e estrutura) das fases com o tempo.
FASES DE EQUILFASES DE EQUILÍÍBRIO E FASES BRIO E FASES METAESTMETAESTÁÁVEISVEIS
�� Fases de equilFases de equilííbrio:brio: suas propriedades ou características não mudam com o tempo.
Geralmente são representadas nos diagramas por letras gregas
�� Fases metaestFases metaestááveis:veis: 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.
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO ISOMORFOBRIO ISOMORFOSISTEMA SISTEMA CuCu--NiNi
LINHA LIQUIDUS
LINHA SOLIDUS
LIQUIDO
αααα (sólido)
1453OC
1085OC
Composição (%at Ni)
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
Composição (%peso Ni)
2800
2600
2400
2200
2000
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100
Tem
per
atu
ra (
oF
)
Tem
per
atu
ra (
oC
)
αααα+ L
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO BRIO CuCu--NiNi
20 30 40 501100
1200
1300
L (35Ni)L (35Ni)
46462424 43433232
Linha liquidus
Linha solidus
αααααααα (35 (35 NiNi))
% em peso % em peso NiNi
Tem
per
atu
ra,
Tem
per
atu
ra, oo
CC
L αααα + L
αααα
3535
αααααααα (46 (46 NiNi))αααααααα (43 (43 NiNi))L (32 L (32 NiNi))
DIAGRAMA DE NÃO EQUILDIAGRAMA DE NÃO EQUILÍÍBRIO BRIO CuCu--NiNi
2020 3030 4040 5050 606011001100
12001200
13001300
αααααααα+ L+ L
LL
αααααααα (s(sóólido)lido)
L(21 L(21 NiNi))
αααααααα(46 (46 NiNi))
αααααααα(31 (31 NiNi))
L(24 L(24 NiNi))
αααααααα’’(38 (38 NiNi))
αααααααα(40 (40 NiNi))
αααααααα(35 (35 NiNi))
L(29 L(29 NiNi))
αααααααα’’(42 (42 NiNi))
αααααααα(46 (46 NiNi))
αααααααα(40 (40 NiNi))
αααααααα(35 (35 NiNi))
Tem
per
atu
ra,
Tem
per
atu
ra, oo
CC
ComposiComposiçção, %pesoão, %peso
αααααααα’’(35 (35 NiNi))
αααααααα(31 (31 NiNi))
� CCCCαααα variavariavariavaria com a com a com a com a solidificasolidificasolidificasolidificaççççãoãoãoão....
� ExemploExemploExemploExemplo CuCuCuCu----Ni:Ni:Ni:Ni:
� ResfriamentoResfriamentoResfriamentoResfriamento rrrráááápidopidopidopido: : : : estruturaestruturaestruturaestrutura zonadazonadazonadazonada
PrimeiroPrimeiroPrimeiroPrimeiroPrimeiroPrimeiroPrimeiroPrimeiro αααααααα solidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificado CCCCCCCCαααααααα = 46%Ni.= 46%Ni.= 46%Ni.= 46%Ni.= 46%Ni.= 46%Ni.= 46%Ni.= 46%Ni.
ÚÚÚÚÚÚÚÚltimoltimoltimoltimoltimoltimoltimoltimo αααααααα solidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificadosolidificado CCCCCCCCαααααααα = 35%Ni.= 35%Ni.= 35%Ni.= 35%Ni.= 35%Ni.= 35%Ni.= 35%Ni.= 35%Ni.
ESTRUTURAS ZONADAS ESTRUTURAS ZONADAS
� ResfriamentoResfriamentoResfriamentoResfriamento lento: lento: lento: lento: estruturaestruturaestruturaestrutura de de de de equilequilequilequilííííbriobriobriobrio
46%46%46%46%46%46%46%46%NiNiNiNiNiNiNiNiCCCCCCCCαααααααα uniforme = uniforme = uniforme = uniforme = uniforme = uniforme = uniforme = uniforme = 35%35%NiNi
< 35wt%< 35wt%< 35wt%< 35wt%< 35wt%< 35wt%< 35wt%< 35wt%NiNiNiNiNiNiNiNi
{
PROPRIEDADES MECÂNICASPROPRIEDADES MECÂNICAS
00 2020 4040 6060 8080 100100
400400
3003004040
6060
2020
5050
(Cu)(Cu) ((NiNi))ComposiComposiçção (%p ão (%p NiNi))
Res
istê
nci
a m
ecân
ica
(R
esis
tên
cia
mec
ânic
a ( M
Pa
MP
a ))
Res
istê
nci
a m
ecân
ica
(R
esis
tên
cia
mec
ânic
a ( k
siksi ))
200200
ComposiComposiçção (%p ão (%p NiNi))00 2020 4040 6060 8080 100100
5050
3030
(Cu)(Cu) ((NiNi))
Alo
ng
amen
to (
% e
m 5
0 m
m)
Alo
ng
amen
to (
% e
m 5
0 m
m)
2020
6060
4040
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO EUTBRIO EUTÉÉTICO TICO SISTEMA PbSISTEMA Pb--SnSn
300300
200200
100100
002020 4040 6060 8080 100100
100100
00
2020 4040 6060 8080
100100
00
200200
300300
400400
500500
600600
αααααααα + + ββββββββ
αααααααα + L+ L
ββββββββ + L+ Lαααααααα
LL
61,961,918,318,3
183183ooCC
327327ooCC
232232ooCC
ComposiComposiçção (%ão (%atat Sn)Sn)
ComposiComposiçção (%p Sn)ão (%p Sn)
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooCC
))
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooFF
))
((PbPb)) (Sn)(Sn)
97,897,8
ββββββββ
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO EUTBRIO EUTÉÉTICO PbTICO Pb--SnSnLIGA HIPOEUTLIGA HIPOEUTÉÉTICA MONOFTICA MONOFÁÁSICASICA
100100
200200
300300
400400
00 1010 2020 3030
ComposiComposiçção (%p Sn)ão (%p Sn)
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooCC
))
αααααααα + + ββββββββ
αααααααα + L+ L
LL
αααααααα
CC11
αααααααα
Solidus
Liquidus
Sol
vus
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO EUTBRIO EUTÉÉTICO PbTICO Pb--SnSnLIGA HIPOEUTLIGA HIPOEUTÉÉTICA BIFTICA BIFÁÁSICA SEM EUTSICA SEM EUTÉÉTICOTICO
100100
200200
300300
400400
00 1010 2020 3030
ComposiComposiçção (%p Sn)ão (%p Sn)
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooCC
))
αααααααα + + ββββββββ
αααααααα + L+ L
LL
αααααααα
Solidus
Liquidus
Sol
vus
CC22
ββββββββ αααααααα
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO EUTBRIO EUTÉÉTICO PbTICO Pb--Sn Sn LIGA EUTLIGA EUTÉÉTICATICA
300300
200200
100100
002020 4040 6060 8080 100100
100100
00
2020 4040 6060 8080
100100
00
200200
300300
400400
500500
600600
αααααααα + + ββββββββ
αααααααα + L+ L
ββββββββ + L+ Lαααααααα
LL
61,961,918,318,3
183183ooCC
327327ooCC
232232ooCC
ComposiComposiçção (%ão (%atat Sn)Sn)
ComposiComposiçção (%p Sn)ão (%p Sn)
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooCC
))
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooFF
))
((PbPb)) (Sn)(Sn)CC33
αααααααα (18,3%Sn)(18,3%Sn)
ββββββββ (97,8%Sn)(97,8%Sn)
97,897,8
ββββββββ
TRANSFORMATRANSFORMAÇÇÃO EUTÃO EUTÉÉTICATICA
Líquido
Direção de crescimento do eutético
PbPb
PbPb
PbPb
SnSn
SnSn
αααααααα
ββββββββ
ββββββββ
ββββββββ
αααααααα
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO EUTBRIO EUTÉÉTICO PbTICO Pb--Sn Sn LIGA HIPOEUTLIGA HIPOEUTÉÉTICA COM EUTTICA COM EUTÉÉTICOTICO
αααααααα
300300
200200
100100
002020 4040 6060 8080 100100
100100
00
2020 4040 6060 8080
100100
00
200200
300300
400400
500500
600600
αααααααα + + ββββββββ
αααααααα + L+ L
ββββββββ + L+ Lαααααααα
LL
61,961,918,318,3
183183ooCC
327327ooCC
232232ooCC
ComposiComposiçção (%ão (%atat Sn)Sn)
ComposiComposiçção (%p Sn)ão (%p Sn)
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooCC
))
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooFF
))
((PbPb)) (Sn)(Sn)CC44
97,897,8
ββββββββ
� Constituinte EUTÉTICO:
%E =
� Quantidades relativas de αααα e ββββ que formam o eutético:
%ββββeutético =
%ααααeutético =
� Constituinte proeutético:
%αααα =
QUANTIDADES RELATIVAS DE CONSTITUINTESQUANTIDADES RELATIVAS DE CONSTITUINTESLIGA 40 %SnLIGA 40 %Sn
40
40 – 18,3
61,9 – 18,3
PP + Q
= = 0,50
0,5561,9 – 18,3
97,8 – 18,3=
61,9 – 40
61,9 – 18,3
QP + Q
= = 0,50
0,4597,8 - 61,9
97,8 – 18,3=
QUANTIDADES RELATIVAS DE FASESQUANTIDADES RELATIVAS DE FASESLIGA 40 %SnLIGA 40 %Sn
� FASE ALFA:
% αααα =
� FASE BETA:
% ββββ =
40
0,7397,8 – 40
97,8 – 18,3
R + Q
P + Q + R= =
0,2740 – 18,3
97,8 – 18,3
PP + Q + R= =
MICROESTRUTURAS DAS LIGAS PbMICROESTRUTURAS DAS LIGAS Pb--SnSn
T(°C)
Sistema (Pb-Sn)L + α
Co, % Sn20 400
L
α
60
α + β
TE β
080 100
L + β
18.3
61.9
97.8
Cohipoeutética
Cohipereutética
eutético
hipereutético: (ilustração)
160 µm
eutético: C o=61.9%Sn
175 µm
β
ββ
β
β
β
α
α
α
αα
α
hipoeutético: C o=40%Sn
Microconstituinte eutético
300
100
DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO EUTBRIO EUTÉÉTICO TICO SISTEMA SISTEMA CuCu--AgAg
12001200
10001000
800800
2002002020 4040 6060 8080 100100
100100
00
2020 4040 6060 8080
400400
00
800800
12001200
20002000
16001600
400400
αααααααα + + ββββββββ
αααααααα + L+ Lββββββββ + L+ Lαααααααα
LL
71,971,98,08,0
779779ooCC
232232ooCC
ComposiComposiçção (%ão (%atat AgAg))
ComposiComposiçção (%p ão (%p AgAg))
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooCC
))
Tem
per
atu
ra (
Tem
per
atu
ra (
ooFF
))
(Cu)(Cu) ((AgAg))
91,291,2
600600
ββββββββ
LL
L + L + αααααααα L + L + ββββββββ
ααααααααββββββββ
αααααααα + + ββββββββ
LL
L+L+αααααααα L+L+ββββββββ
ββββββββ
LL
LL
LL
αααααααα
I
I
IIIIIVV VI
VII
QUADRO QUADRO RESUMORESUMO DE MICROESTRUTURASDE MICROESTRUTURAS