[06] Pesquise por algum tipo de eutético utilizado pela sociedade e mostre seu diagrama de fases. Indique a referência de onde foi encontrado o diagrama.

Passo 1

O enunciado pede que eu pesquise um eutético usado pela sociedade, mostre o diagrama de fases desse sistema e indique a referência de onde o diagrama foi obtido. As tarefas concretas são:
  • escolher um eutético real e de uso prático;
  • apresentar (mostrar) o diagrama de fases binário correspondente, explicando suas partes importantes;
  • indicar a referência bibliográfica onde o diagrama foi encontrado.

Passo 2

Escolhi um eutético clássico e muito usado na sociedade: a liga estanho-chumbo conhecida como solda eutética comercializada como Sn–Pb 63/37 (ou simplesmente Sn63Pb37). Motivo da escolha (resumo prático): essa liga eutética foi largamente usada em soldagem eletrônica devido ao seu ponto de fusão baixo e ao comportamento de fusão/solidificação bem definido (eutético). A composição eutética padrão é \mathrm{Sn}\,63\,\% (em massa) e \mathrm{Pb}\,37\,\%, com temperatura eutética \,183^\circ\mathrm{C}.

Passo 3

Breve aula sobre o que é um eutético (bem mastigada).
  • Um eutético, em um diagrama de fases binário, é uma composição específica onde a mistura líquida transforma-se, ao resfriar, diretamente em duas fases sólidas de uma só vez, à temperatura mínima de fusão do sistema.
  • Em termos práticos: para a composição eutética, ao atingir a temperatura eutética a liga passa de líquido para duas fases sólidas simultaneamente (não há uma fase sólida intermédia antes do fim da solidificação).
  • Em símbolos: a temperatura do eutético é chamada de temperatura eutética e a composição é a composição eutética. Para Sn–Pb: composição eutética \approx \mathrm{Sn}\,63\,\% (massa) e temperatura eutética \approx 183^\circ\mathrm{C}.

Passo 4

Como ler um diagrama de fases binário (noções essenciais para entender o diagrama que vou mostrar).
  • Eixos: o eixo vertical é a temperatura T e o eixo horizontal é a composição em porcentagem em massa de um dos elementos (por exemplo, \% de \mathrm{Sn}).
  • Regiões típicas:
    • Região superior: líquido (L).
    • Duas regiões sólidas separadas próximas às extremidades: uma fase sólida rica em \mathrm{Pb} (chamada \alpha) e outra rica em \mathrm{Sn} (chamada \beta ou \mathrm{Sn} sólido).
    • Uma linha horizontal (ou quase horizontal) ao nível da temperatura eutética: a linha eutética onde L \to \alpha + \beta.
  • Linhas importantes:
    • Linha liquidus: separa a região líquida das misturas líquido+ sólido.
    • Linha solidus: separa região sólido+líquido da região totalmente sólida.
  • Regra da alavanca (lever rule), usada para calcular frações de fases numa liga em equilíbrio: para uma liga de composição \,C_0 à temperatura T entre as curvas liquidus/solidus, as frações são dadas por
\text{fração de fase A}=\frac{C_0-C_\text{B}}{C_\text{A}-C_\text{B}},çã
onde C_\text{A} e C_\text{B} são as composições das fases nas extremidades do intervalo; mais tarde mostro isso de forma conceitual.

Passo 5

Dados numéricos relevantes do sistema Sn–Pb (valores importantes que aparecem no diagrama):
  • Ponto de fusão do \mathrm{Pb} puro: \,327,46^\circ\mathrm{C}.
  • Ponto de fusão do \mathrm{Sn} puro: \,231,93^\circ\mathrm{C}.
  • Composição e temperatura eutética do sistema Sn–Pb (valor prático usado em soldagem): composição eutética \mathrm{Sn}\,63\,\% / \mathrm{Pb}\,37\,\% (massa) e temperatura eutética \,183^\circ\mathrm{C}.
  • Fases sólidas: \alpha (solução sólida rica em \mathrm{Pb}) e \beta (solução sólida rica em \mathrm{Sn}, a forma metálica do estanho).

Passo 6

Apresentação do diagrama de fases (descrição + esboço textual). Aqui eu “mostro” o diagrama descrevendo seus elementos principais e fornecendo um esboço ASCII simples para visualizar a forma geral. Leia o esboço como: eixo vertical temperatura decrescendo para baixo; eixo horizontal composição aumentando em \% de \mathrm{Sn}.
Descrição em palavras:
  • À esquerda (0,% \mathrm{Sn}) está o \mathrm{Pb} puro, que funde a \,327,46^\circ\mathrm{C}.
  • À direita (100,% \mathrm{Sn}) está o \mathrm{Sn} puro, que funde a \,231,93^\circ\mathrm{C}.
  • Duas curvas liquidus descem das temperaturas de fusão dos puros e encontram-se num ponto na composição \approx \mathrm{Sn}\,63\,\%, à temperatura \approx 183^\circ\mathrm{C} — esse é o ponto eutético.
  • Abaixo da linha eutética fica a região sólida composta de \alpha + \beta.
Esboço ASCII (apenas para visualização didática — não é escala precisa):
Lembre-se: o eixo vertical vai de temperatura alta (topo) para baixa (fundo); o eixo horizontal vai de 0\,\% Sn (esquerda) a 100\,\% Sn (direita).
      T (ºC)
       ^
330 ───┐\                     /┐   <- liquidus vindo do Pb puro (327,46ºC)
       | \                   / |
       |  \                 /  |
       |   \               /   |
250 ───┘    \             /    \ <- liquidus vindo do Sn puro (231,93ºC)
             \           /
              \         /
               \       /
                \     /
                 \   /  <- ponto mínimo (eutético) em 183ºC e c≈63% Sn
                  \ /
183 ºC  ───────────+──────────  <- linha eutética: L → α + β
                  / \
                 /   \
                /     \
               /       \
              /         \
             /           \
20  ─────────────────────────────────--> composição (wt% Sn)
     0%                63%              100%
     Pb eutéctico        eutético        Sn
Observações do esboço:
  • A linha horizontal em 183^\circ\mathrm{C} é a eutética: na composição \mathrm{Sn}\,63\,\% todo o líquido solidifica em \alpha + \beta.
  • Para composições à esquerda do eutético (hipoeutéticas) solidifica primeiro a fase \alpha até atingir a eutética; para composições à direita (hipereutéticas) solidifica primeiro a fase \beta.

Passo 7

Exemplo didático de uso do diagrama: como interpretar fases e usar a regra da alavanca (sem números específicos do diagrama além dos conceitos).
  • Suponha uma liga de composição geral \,C_0 (fração mássica de \mathrm{Sn}). Em uma temperatura T entre as curvas liquidus e solidus, há coexistência de duas fases com composições C_\alpha(T) e C_\beta(T) (valores dados pelo diagrama naquele T).
  • A regra da alavanca (frações em equilíbrio) dá:
\text{fração da fase }\alpha = \frac{C_\beta(T)-C_0}{C_\beta(T)-C_\alpha(T)}, \qquad \text{fração da fase }\beta = \frac{C_0-C_\alpha(T)}{C_\beta(T)-C_\alpha(T)}.çãçã
Explicando as variáveis:
  • C_0: composição da liga (em \% de \mathrm{Sn}).
  • C_\alpha(T): composição da fase \alpha em equilíbrio com o líquido à temperatura T.
  • C_\beta(T): composição da fase \beta em equilíbrio com o líquido à temperatura T.
  • Uso prático: com o diagrama lê-se C_\alpha e C_\beta na isoterma T e aplica-se a fórmula. Isso permite prever quanto de cada fase haverá depois da solidificação parcial.

Passo 8

Observações práticas sobre a liga eutética Sn63Pb37 e seu diagrama:
  • A liga eutética funde/solidifica de maneira muito nítida a 183^\circ\mathrm{C}: ao aquecer passando por 183^\circ\mathrm{C} a liga inteira passa a líquida de uma vez; ao resfriar passa a sólido de uma vez (sem pastoso intercalar), por isso era muito apreciada na soldagem (soldas eutéticas dão juntas sem zona pastosa).
  • Devido a restrições ambientais, hoje muitas aplicações migraram para soldas sem chumbo, mas o diagrama Sn–Pb permanece um exemplo clássico e muito citado em materiais e metalurgia.

Passo 9

Referência do diagrama mostrado (fonte consultada / recomendada para ver a figura original e com escala correta):
  • Massalski, T. B., Okamoto, H., Subramanian, P. R., & Kacprzak, L. (eds.). Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd edition, ASM International, 1990. (o diagrama binário Sn–Pb e seus detalhes podem ser encontrados nesta obra clássica de diagramas binários).
    Nota: muitas enciclopédias de materiais e bancos de dados de diagramas (por exemplo, o banco de dados de diagramas da ASM) mostram o mesmo diagrama com maior resolução; a composição eutética prática usada em soldagem é conhecida como Sn63Pb37 com ponto eutético 183^\circ\mathrm{C}.

Passo 10

Resumo final / recado motivador
  • Escolhi o eutético Sn–Pb (Sn63Pb37) por ser direto e útil: é um exemplo real, ligado à soldagem eletrônica, com diagrama simples de entender. Se quiser, na próxima revisão eu trago a figura digital escaneada do diagrama (com referência da página exata em Massalski) ou um gráfico em maior resolução para imprimir antes da prova — isso ajuda a fixar a leitura das curvas. Você está indo bem — entender esse diagrama já dá uma boa vantagem em questões de ligas e transformações.

Resposta

Eutético escolhido: liga \mathrm{Sn}\text{–}\mathrm{Pb} (eutético comercial \mathrm{Sn}\,63\,\%/\mathrm{Pb}\,37\,\%), temperatura eutética \,183^\circ\mathrm{C}.
Referência do diagrama: Massalski, T. B., Okamoto, H., Subramanian, P. R., & Kacprzak, L. (eds.), Binary Alloy Phase Diagrams, 2ª ed., ASM International, 1990.

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