11.11. Construindo um Diagrama Fases

Como se estudou no Capítulo 8, Diagramas de Equilíbrio, a obtenção dos diagramas de fase se faz experimentalmente a partir da produção de amostras das ligas e da realização de ensaios para se determinar a composição química, as fases cristalinas e amorfas presentes (utilizando Difração de Raios-X) e as temperaturas onde ocorrem as transformações de fase (utilizando Análise Térmica Diferencial (1)).
Considere, agora, a hipótese de que as curvas composição química-energia livre de Gibbs (G) de um determinado sistema binário sejam conhecidas para uma série de temperaturas. Neste caso, as fases, ou misturas de fases, estáveis poderão ser determinadas para cada temperatura. Estes dados podem ser então lançados num diagrama composição-temperatura e o resultado será o familiar diagrama de fases, que delineia as regiões de estabilidade de cada fase ou mistura de fases.
As fases estáveis, para todas as composições, são representadas pelas curvas com os menores valores de energia livre de Gibbs (G) para aquela temperatura. A animação da Figura 11.m mostra os passos da construção de um diagrama de fases eutético a partir de uma série de diagramas composição-energia livre de Gibbs.
Como mostra a animação da Figura 11.m, em cada temperatura, as tangentes apropriadas são traçadas às curvas de energia livre. Os pontos de tangência fornecem as composições constantes das duas fases (ou da mistura) e indicam também as fronteiras das regiões de duas fases e de uma fase. Em , três curvas possuem tangente comum. Aqui ocorre a chamada reação eutética . O equilíbrio de três fases ocorre apenas na temperatura , entre fases cujas composições correspondem aos pontos de tangência com as curvas de energia livre. Para outras temperaturas a curva de energia livre do líquido se altera e desaparece a tangente comum. Devido ao fato de que os equilíbrios de três fases só existem para temperaturas e composições de fase determinadas, nos sistemas binários, eles são denominados pontos invariantes.

Figura 11.m – Obtenção de um diagrama de fases eutético Temperatura-Composição a partir dos diagramas de Energia Livre de Gibbs-Composição.