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Diagramas de equilíbrio binários
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Características gerais desses diagramas
• Na industria se aplicam poucos metais puros na maioria dos casos se empregam ligas
• Para entendermos e prevermos as estruturas e as propriedades dessas ligas bem como entendermos alguns tratamentos térmicos deve-se conhecer e saber aplicar os diagramas de equilíbrio
• Eles são expressões gráficas de uma família de ligas formadas entre dois metais puros.
• Um sistema está em equilíbrio termodinâmico quando não apresenta modificações ao longo do tempo nem absorvendo nem liberando energia.
• Desta forma, esses diagramas só indicam as transformações e as temperaturas das transformações reais que ocorrerão na prática se a velocidade de aquecimento e resfriamento forem muito lentas de forma a permitir que o equilíbrio seja alcançado
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Definições e conceitos básicos
• Componentes : São os metais puros ou compostos que compõe uma liga.
• Fases: Qualquer porção homogênea fisicamente distinta separada por interfaces.
• Constituintes = fases• As fases podem ser:• -Elementos simples (metais insolúveis)• -Soluções sólidas (Misturas homogêneas no
estado sólido) • -Compostos químicos (intermetálicos): Fe3C
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Soluções sólidas substitucional e intersticial
• Solução sólida substitucional: O átomo do soluto substitui o átomo do solvente na rede cristalina.Ex todos os elementos (solutos) de tamanhos comparáveis ao do solvente.
• Solução sólida intersticial: O átomos de pequeno tamanho conseguem se posicionar nos interstícios (espaços vazios) da rede cristalina. Ex C, B, N, H, O.
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Representação esquemática de algumas substituições de átomos de ferro (azul) por átomos de cromo (vermelho) que podem ocorrer numa
célula CCC.
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Representação esquemática de algumas substituições de átomos de ferro (azul) por átomos de cromo (vermelho) e por átomos de níquel
(pink) que podem ocorrer numa célula CFC.
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Diagrama de equilíbrio isomorfo
• É o diagrama que representa as ligas entre dois metais mutuamente solúveis em quaisquer proporções.
• Para formar uma solução sólida completa entre os dois metais esses devem ter:
• - Os raios atômicos próximos, com diferenças inferiores a 15%.
• -Os sistemas cristalinos devem ser iguais
• -As valências devem ser iguais
• -Eletronegatividades semelhantes
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Quais informações podem ser extraídas dos diagramas de equilíbrio?
• Fases Presentes:Determinar o ponto temperatura-composição no diagrama e ver quais fases são estáveis naquele ponto
• Determinação das composições das fases: Localizar o ponto temperatura-composição correspondente no diagrama.Se o ponto cai em uma região monofásica a composição da fase é a composição da liga (ponto A). Se cai em uma região bifásica, traçar uma linha de amarração (isotérmica) na região bifásica, puxando uma linha perpendicular na fronteira com as fases. Lê-se as respectivas composições abaixo.
• Determinação das quantidades das fases: Usa-se a mesma linha de amarração anterior para determinar as quantidades em peso. A fração de uma fase é calculada pelo comprimento do ponto da composição da liga, até a fronteira da outra fase e dividindo pelo comprimento total da linha. A fração da outra fase pode ser determinada da mesma maneira. Pode-se utilizar a escala em peso no eixo das composições de um dos componentes para os cálculos acima
• WL= S/ R+S WS= R/R+S
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Resfriamento em condições de equilíbrio
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Aspecto de materiais com estrutura monofásica (micrografias de aços)
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Variação de algumas propriedades mecânicas em
função da composição em soluções sólidas
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Resfriamento fora das condições de equilíbrio• Ocorre quando a velocidade de
resfriamento não é infinitamente lenta para permitir que o equilíbrio seja atingido. Condições encontradas na indústria. Em geral no líquido a difusão é rápida mas no sólido ela é dependente do tempo. Como não se permite o tempo necessário para a homogeneização há modificação na linha sólidus conforme o gráfico ao lado. Forma-se uma estrutura estratificada cuja média entre as composições faz a curva sólidus se deslocar, aumentando a quantidade de líquido em equilíbrio, e reduzindo a temperatura final de solidificação
• Quanto maior a velocidade de resfriamento mais a curva sólidus se afasta da curva do equilíbrio
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