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DIAGRAMAS DE FASE
 
Introdução | Termodinâmica | Curvas de Energia Livre | Diagrama Isomorfo | Diagrama Eutético | Construção de Diagramas | Regra da Alavanca


A fusão de qualquer material puro a pressão constante ocorre em uma única temperatura. Desta forma, fases líquidas e sólidas coexistem apenas nesta temperatura. Quando resfriado, a temperatura de um material líquido irá decrescer gradualmente até ser atingido o ponto de fusão.
Neste instante o material começará a cristalizar, levando ao envolvimento de um calor latente na interface sólido-líquido, mantendo a temperatura constante ao longo do material. Uma vez o material esteja completamente sólido, o resfriamento gradual é reiniciado. O patamar de solidificação permite que o ponto de solidificação do material seja identificado em uma curva da temperatura versus tempo.

A maioria dos sistemas que possuem dois ou mais componentes exibem um intervalo de temperatura no qual as fases líquida e sólida estão em equilíbrio. Ao invés de uma temperatura de fusão, o sistema agora tem duas temperaturas diferentes, e assim a temperatura liquidus e a temperatura solidus são necessárias para descrever a mudança de líquido para sólido.

A temperatura liquidus é a temperatura acima da qual o sistema está inteiramente líquido, a temperatura solidus, por sua vez, representa o ponto abaixo do qual todo o material está sólido. Entre estes dois pontos os estados líquido e sólido estão em equilíbrio. Quando a temperatura liquidus é atingida, a solidificação começa, e ocorre uma redução na taxa de resfriamento causada pelo calor latente e uma conseqüente redução do gradiente da curva de resfriamento.

Quando a solidificação aproxima-se do final a taxa de resfriamento é novamente alterada, permitindo que a temperatura solidus seja determinada. Como pode ser visto no diagrama abaixo, estas mudanças no gradiente permitem que a temperatura liquidus TL, e a temperatura solidus TS sejam obtidas.

Quando é resfriado um material de composição eutética, a solidificação de toda a solução ocorre em apenas uma temperatura. O resultado em uma curva de solidificação é similar a curva obtida pela solidificação de um componente puro.

Quando ligas hipoeutéticas e hipereutéticas são solidificadas, o primeiro sólido a ser formado é uma fase com uma composição diferente da composição do líquido. Isto faz com que ao longo do resfriamento a composição do líquido se aproxime da composição eutética. Quando a líquido alcança a temperatura do eutético, terá também a composição eutética e irá solidificar, formando um sólido de duas fases. A formação do eutético faz com que o sistema cesse o resfriamento até que a solidificação seja completa. A curva resultante mostra dois estágios de solidificação, o primeiro é caracterizado pela redução do gradiente de solidificação, e o segundo caracterizado por um plateau onde a fase eutética está solidificando.

Tomando uma série de curvas de solidificação para o mesmo sistema, ao longo de um intervalo de composições, pode-se determinar as temperaturas liquidus e solidus para cada composição, permitindo que um diagrama de fase seja mapeado.
Abaixo estão as curvas de solidificação de um mesmo sistema pertencentes a diferentes composições e então colocadas ao longo do eixo de tempo. As regiões vermelhas indicam onde o material é líquido, as regiões em azul indicam onde o material está sólido e as regiões verdes indicam onde os estados líquido e sólido estão em equilíbrio.

Removendo-se o eixo do tempo e substituindo-o pelas composições.

Isto permite que as temperaturas solidus e liquidus sejam plotadas de forma a produzir um diagrama de fase:


   
Professor: Paulo A. P. Wendhausen, Dr.-Ing