Sistemas de Liga
Diagrama de Fase T-x
Evolução Microestrutural
Parâmetros
Controle de Composição
Controle de Temperatura
Opções de Exibição
Regra da Alavanca
Princípios Físicos
Regiões de Fase
Instruções
- Selecione diferentes sistemas de liga (Pb-Sn, Cu-Ag) ou crie parâmetros personalizados
- Ajuste composição e temperatura para explorar diferentes regiões de fase
- Observe mudanças microestruturais baseadas em composição e temperatura
- Use a regra da alavanca para calcular frações de fase em regiões bifásicas
- Habilite a animação de curva de resfriamento para ver o processo de solidificação
O que é um Diagrama de Fase de Liga?
Um diagrama de fase de liga é uma representação gráfica que mostra os relacionamentos de equilíbrio entre fases em um sistema de liga de dois componentes como função de temperatura e composição. O diagrama T-x exibe regiões líquidas, sólidas e bifásicas onde líquido e sólido coexistem. Entender diagramas de fase é crucial para prever microestrutura e projetar ligas com propriedades específicas.
Reação Eutética
A reação eutética (L ⇌ α + β) ocorre em uma composição e temperatura específicas onde o líquido se transforma simultaneamente em duas fases sólidas. Este ponto representa a temperatura de fusão mais baixa no sistema. Ligas eutéticas solidificam em temperatura constante, similares a metais puros, e formam microestruturas lamelares ou em bastão características. Exemplos incluem solda Pb-62%Sn (ponto de fusão 183°C) e ligas de fundição Al-12%Si.
Regra da Alavanca
A regra da alavanca calcula as quantidades relativas de fases em regiões bifásicas. Trata a composição como um ponto de equilíbrio de alavanca: a fração de cada fase é proporcional à distância da composição geral ao limite de fase oposto. Para fases líquida (L) e sólida (α): fₗ = (x - xₐ)/(xₗ - xₐ), onde x é composição geral, xₗ é composição líquida, e xₐ é composição sólida. Este princípio é fundamental para prever microestrutura e propriedades de materiais.
Evolução Microestrutural
Durante o resfriamento, ligas desenvolvem diferentes microestruturas dependendo da composição. Ligas hipoeutéticas (composição < eutética) formam primeiro a fase α primária, então mistura eutética. Ligas hipereutéticas (composição > eutética) formam primeiro a fase β primária. A composição eutética se forma inteiramente como estrutura laminar fina. A escala e morfologia destas microestruturas determinam propriedades mecânicas: estruturas eutéticas finas aumentam resistência, enquanto fases primárias afetam ductilidade e tenacidade.
Curvas de Resfriamento
Curvas de resfriamento plotam temperatura vs. tempo durante a solidificação. Metais puros e ligas eutéticas mostram prisão térmica (planalto) no ponto de fusão devido à liberação de calor latente. Composições fora da eutética mostram duas prisões: primeira quando a fase primária começa a se formar, segunda em temperatura eutética. O comprimento do planalto eutético aumenta com a quantidade de mistura eutética. A análise de curva de resfriamento é usada experimentalmente para determinar limites do diagrama de fase.
Aplicações
Diagramas de fase de liga são essenciais em ciência e engenharia de materiais: seleção de ligas de solda para eletrônicos (Pb-Sn, Sn-Ag-Cu), projeto de ligas de fundição (Al-Si, Fe-C), desenvolvimento de ligas tratadas termicamente (Al-Cu, Mg-Al), predição de comportamento de soldagem, controle de microestrutura através de tratamento térmico, e solução de problemas de falhas de materiais. Aplicações comuns incluem solda macia (Pb-63%Sn, derrete a 183°C), ligas de brasagem (Cu-Ag, derrete a 780°C), e ligas de fundição de alumínio (sistema Al-Si).