Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Este exemplo açucar-xarope ilustrou o princípio de equilíbrio de fase usando um sistema
líquido-sólido. Em muitos sistemas metalúrgicos e materiais de interesse, equilíbrios de fases
envolvem justo fases sólidas. Neste sentido o estado do sistema é refletido nas características da
microestrutura, que necessariamente incluem não apenas as fases presentes e suas composições
mas, em adição, as quantidades relativas de fases e seus arranjos ou distribuiçòes espaciais.
Considerações de energia livre e diagramas similares àquele da Figura 9.1 fornecem
informação sobre as características de equilíbrio de um particular sistema, que é importante; mas
êles não indicam o período de tempo necessário para o atingimento de um novo estado de
equilíbrio. É às vezes o caso, especialmente em sistemas sólidos, que um estado de equilíbrio não é
nunca atingido completamente porque a taxa de aproximação do equilíbrio é extremamente lenta; um
tal sistema é dito estar em estado de não-equilíbrio ou metaestável. Um estado metaestável ou
uma microestrutura metaestável pode persistir indefinidamente, experimentando apenas
extremamente leves e quase imperceptíveis mudanças com o progresso do tempo. Às vezes,
estruturas metaestáveis são de importância prática maior do que aquelas de equilíbrio. Por exemplo,
alguns aços e ligas de alumínio devem suas resistências mecânicas está em suas microestruturas
metaestáveis geradas durante cuidadosamente projetados tratamentos térmicos (Seção 10.5 e
11.7).
Assim, não apenas é importante o entendimento dos estados de equilíbrio e das estruturas
de equilíbrio, mas também deve ser considerados a velocidade ou taxa na qual êles são
estabelecidos e os fatores que afetam a taxa. Este capítulo é devotado quase que exclusivamente a
estruturas de equilíbrio; o tratamento de taxas de reações e de estruturas de não-equilíbrio é
deferido aos Capítulos 10 e 11.
DIAGRAMAS DE FASES DE EQUILÍBRIO
Muito da informação sobre o controle de microestrutura ou estrutura de fase de um particular
sistema de liga é convenientemente e concisamente exposto no que é chamado um diagrama de
fases, também às vezes denominado um diagrama de equilíbrio ou diagrama constitucional.
Muitas microestruturas se desenvolvem a partir de transformações de fase, as mudanças que
ocorrem entre fases quando a temperatura é alterada (ordinariamente no resfriamento). Isto pode
envolver a transiçãoa partir de uma fase para uma outra, ou o aparecimento ou desaparecimento de
uma fase. Diagramas de fases são úteis na previsão de transformações e as microestruturas
resultantes, que podem ter caráter de equilíbrio ou de não-equilíbrio.
Diagramas de fase de equilíbrio representam a correlação entre temperatura e as
composições e quantidades de fases em equilíbrio. Existem várias diferentes variedades; mas na
presente discussão, temperatura e composição são os parâmetros variáveis, para ligas binárias. Uma
liga binária é uma que contém 2 componentes. Se maais de 2 componentes estiverem presentes,
diagramas de fase se tornam extremamente complexos e difíceis de representar. Os princípios de
controle microestrutural com a ajuda de diagrama de fases pode ser ilustrado com ligas binárias
mesmo embora, na realidade, a maioria das ligas contenham mais do que 2 componentes. Pressão
externa é também um parâmetro que influencia a estrutura de fase. Entretanto, em praticalidade,
pressão remanesce virtualmente constante; assim, os diagramas de fases apresentados aqui são para
uma pressão constante de uma atmosfera ( 1 atm).