Neste Tópico, analisaremos o diagrama binário chumbo (Pb) – estanho (Sn). A Figura 8.m é uma adaptação do diagrama de fases desta liga metálica e concentraremos nossa atenção no cálculo das composições e concentrações de fase abaixo da temperatura eutética. Também na Figura 8.m são apresentadas animações que mostram a evolução da microestrutura em função da posição da liga no diagrama de fases (1).
Após o líquido eutético se solidificar completamente, a temperatura começa de novo a cair. Pode-se ver, na Figura 8.m, que a solubilidade do Pb em Sn (e de Sn em Pb) cai com o abaixamento da temperatura; o excesso de Sn se precipita durante o resfriamento e a composição da fase segue a linha solvus ou linha de máxima solubilidade. Os átomos de Sn em excesso, que não mais conseguem dissolver-se em à temperatura mais baixa, não são rejeitados na forma de Sn puro porque, como está indicado no diagrama, o chumbo (Pb) é solúvel até uma certa proporção no estanho (Sn) ; o precipitado é, na realidade, uma solução sólida .
Como exemplo, calcularemos a seguir a composição e a quantidade das fases no ponto a para uma liga cuja composição global é 40% de estanho (Sn) e 60% de chumbo (Pb).
1- Cálculo das frações de massa para cada:
Aplicando a regra da alavanca calcularemos primeiro as massas de cada fase:
(8.8)
e
(8.9)
1- Cálculo das densidades das fases:
(8.10)
Onde e são as concentrações em percentagem de peso de estanho (Sn) e chumbo (Pb), respectivamente, na fase . Estes valores são, medindo no diagrama, respectivamente, =10% e =90%. Considerando estes valores e sabendo que a densidade do estanho é =7,24g/ e que a densidade do chumbo é =11,23g/, teremos
(8.11)
Da mesma forma, a densidade da fase será
(8.12)
(8.13)
Se quisermos saber a fração volumétrica e de cada fase, deveremos calcular da seguinte forma
(8.14)
e
(8.15)
Portanto, a fase representa 57% do volume total e a fase representa 43% do volume total.
Figura 8.m- Clique na seta para ver o processo: diagrama de equilíbrio binário chumbo (Pb) – estanho (Sn). Abaixo da linha da temperatura eutética , no campo principal do diagrama, existem duas fases sólidas () que são soluções sólidas cujas composições seguem a linha solvus.