[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
(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
(em massa) e
, com temperatura eutética
.
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
(massa) e temperatura eutética .
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
e o eixo horizontal é a composição em porcentagem em massa de um dos elementos (por exemplo, de ). - Regiões típicas:
- Região superior: líquido (L).
- Duas regiões sólidas separadas próximas às extremidades: uma fase sólida rica em
(chamada ) e outra rica em (chamada ou sólido). - Uma linha horizontal (ou quase horizontal) ao nível da temperatura eutética: a linha eutética onde
.
- 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
à temperatura entre as curvas liquidus/solidus, as frações são dadas por
onde
e
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
puro: . - Ponto de fusão do
puro: . - Composição e temperatura eutética do sistema Sn–Pb (valor prático usado em soldagem): composição eutética
/ (massa) e temperatura eutética . - Fases sólidas:
(solução sólida rica em ) e (solução sólida rica em , 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
.
Descrição em palavras:
- À esquerda (0,%
) está o puro, que funde a . - À direita (100,%
) está o puro, que funde a . - Duas curvas liquidus descem das temperaturas de fusão dos puros e encontram-se num ponto na composição
, à temperatura — esse é o ponto eutético. - Abaixo da linha eutética fica a região sólida composta de
.
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
Sn (esquerda) a
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
é a eutética: na composição todo o líquido solidifica em . - Para composições à esquerda do eutético (hipoeutéticas) solidifica primeiro a fase
até atingir a eutética; para composições à direita (hipereutéticas) solidifica primeiro a fase .
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
(fração mássica de ). Em uma temperatura entre as curvas liquidus e solidus, há coexistência de duas fases com composições e (valores dados pelo diagrama naquele ). - A regra da alavanca (frações em equilíbrio) dá:
Explicando as variáveis:
-
: composição da liga (em de ). -
: composição da fase em equilíbrio com o líquido à temperatura . -
: composição da fase em equilíbrio com o líquido à temperatura . - Uso prático: com o diagrama lê-se
e na isoterma 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
: ao aquecer passando por 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.
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
(eutético comercial
), temperatura eutética
.
Referência do diagrama: Massalski, T. B., Okamoto, H., Subramanian, P. R., & Kacprzak, L. (eds.), Binary Alloy Phase Diagrams, 2ª ed., ASM International, 1990.
Referência do diagrama: Massalski, T. B., Okamoto, H., Subramanian, P. R., & Kacprzak, L. (eds.), Binary Alloy Phase Diagrams, 2ª ed., ASM International, 1990.