Diagrama De Fase

PASSO 1

1. Diagrama de Fases

Diagrama de Fases, também chamados de Diagrama de Equilíbrio, são mapas que representam a relação de fases em função da temperatura, pressão e composição química. Fornecem informação necessária para o controle das fases/microestrutura em um dado material. A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama de fases. Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suas microestruturas.

Os diagramas de fase podem representar sistemas:

• Solubilidade total

• Solubilidade parcial

• Insolubilidade

Exemplo de Diagrama de Fases: Sistema Pb – Sn

1. Definições

Componentes: São elementos químicos e/ou compostos que constituem uma fase.

Sistema: Quantidade de matéria com massa e identidade fixas sobre a qual dirigimos a nossa atenção. Todo o resto é chamado vizinhança. Exemplo: uma barra da liga ao lado, com 40% de Sn. Outra definição, série de fases possíveis formadas pelos mesmos componentes, independendo da composição específica. Exemplo: o sistema Pb-Sn.

Temos:

Sistema Isomorfo ( Solubilidade total)

Sistema Eutético ( Solubilidade parcial

Fase: Uma parte estruturalmente homogênea do sistema, que possui propriedades físicas e químicas definidas. 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 morfologia e distribuição das fases.

2. Conceitos

Equilíbrio

Em termos “macroscópicos”: Um sistema está em equilíbrio quando suas características não mudam com o tempo, e tende a permanecer nas condições em que se encontra indefinidamente, a não ser que seja perturbado externamente.

Em termos termodinâmicos: Um sistema está em equilíbrio quando sua energia livre é mínimas consideradas as condições de temperatura, pressão e composição em que ele se encontra. Variações dessas condições resultam numa alteração da energia livre, e o sistema pode espontaneamente se alterar para um outro estado de equilíbrio (no qual a energia livre seja mínima para as novas condições de temperatura, pressão e composição).

Energia Livre ∆G = ∆H – T ∆S

Limite de solubilidade

Para muitos sistemas e para uma determinada temperatura, existe uma concentração máxima de átomos de soluto que pode ser dissolvida no solvente formando uma solução sólida. Essa concentração máxima é chamada limite de solubilidade.

Diagrama de fase binário: Diagrama de fase para um sistema de dois componentes, O equilíbrio entre duas fases num sistema monocomponente chama-se equilíbrio univariante.

Diagrama de fase ternário: Diagrama de fase para um sistema de três componentes;

Diagrama de fase isomorfo: Diagrama de fase no qual os componentes apresentam solubilidade sólida ilimitada; Num sistema binário isomorfo, os dois componentes são completamente solúveis um no outro. A leitura de diagramas isomorfos é feita primeiramente definindo o par composição-temperatura desejado. Esse par define um ponto no diagrama. Se o ponto desejado estiver num campo onde somente existe uma fase, a composição já está definida, e a fase é a indicada no campo do diagrama. Se o ponto estiver numa região onde existem duas fases em equilíbrio, a determinação da composição das fases presentes é possível traçando-se um segmento de reta horizontal que passa pelo ponto e atinge as duas linhas que delimitam o campo de duas fases (linha liquida e solida). As composições das fases líquidas e sólidas são dadas pelas intersecções deste segmento de reta e as respectivas linhas de contorno.

Temperatura líquida: Temperatura na qual o primeiro sólido se