Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction
William D. Callister, Jr., John Wiley & Sons, 1991
9. DIAGRAMAS DE FASES
9.1 - INTRODUÇÃO
O entendimento de diagramas de fases para sistemas de ligas é extremamente importante porque
existe uma forte correlação entre microestrutura e propriedades mecânicas e o desenvolvimento de
microestrutura de uma liga está relacionado às características de seu diagrama de fases. Em adição,
diagramas de fases fornecem valiosa informação sobre fusão, solidificação, cristalização e outros
fenômenos.
Este capítulo apresenta e discute os seguintes tópicos: (1) terminologia associada com
diagramas de fases e transformações de fase; (2) a interpretação de diagramas de fases; (3) alguns
dos diagramas de fases binários comuns e relativamente simples, incluindo aquele para o sistema
ferro-carbono; e (4) o desenvolvimento de microestruturas de equilíbrio, no resfriamento, para
várias situações.
DEFINIÇÕES E CONCEITOS BÁSICOS
É necessário estabelecer uma base de definições e conceitos básicos relacionados a ligas, fases e
equilíbrio antes de estudar a interpretação e a utilização de diagramas de fases. O termo
componente é frequentemente usado nesta discussão; componentes são metais puros e/ou
compostos dos quais uma liga é constituída. Por exemplo, num latão de cobre-zinco, os
componentes são Cu e Zn. Soluto e solvente, que são também termos comuns, foram definido na
Seção 4.3. Um outro termo usado neste contexto é sistema, que tem 2 significados. Primeiro,
"sistema" pode referir-se a um específico corpo de material sob consideração (por exemplo, uma
panela de aço líquido). Ou, êle pode relacionar à série de possíveis ligas do mesmo componente,
mas sem consideração à composição da liga (por exemplo, sistema ferro-carbono).
O conceito de uma solução sólida foi introduzido na Seção 4.3. À guisa de revisão, uma
solução sólida consiste de átomos de pelo menos 2 diferentes tipos; os átomos de soluto ocupam
posições quer substitucionais quer intersticiais na rede do solvente, e a estrutura cristalina do
solvente é mantida.
9.2 - LIMITE DE SOLUBILIDADE
Para muitos sistemas de ligas e alguma temperatura específica, existe uma máxima concentração de
átomos soluto que podem se dissolver no solvente para formar uma solução sólida; isto é
denominado um limite de solubilidade. A adição de soluto em excesso a este limite de solubilidade
resulta na formação de uma outra solução sólida ou um composto que tenha composiçã
distintamente diferente. Para ilustrar este conceito, considere-se o sistema açucar-água (
C 12 H 22 O 11 -H 2 O). Inicialmente, à medida em que açucar é adicionado à água, a solução açucar-água
ou xarope se forma. À medida em que mais açucar é introduzido, a solução se torna mais