Considere uma liga AI-4%Si. Determine:
A composição e a quantidade relativa (em termos de fração mássica) de cada microconstituinte em equilíbrio imediatamente abaixo 577^circ C;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Você tem uma liga de alumínio (Al) com 4% de silício (Si) e precisa descobrir quais são as microconstituentes que existem nessa liga quando ela está em equilíbrio, logo abaixo de 577°C. Para isso, vamos usar conhecimentos de diagramas de fases e a regra da alavanca, que nos ajudam a entender como os diferentes componentes da liga se distribuem nas fases presentes.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que significa “microconstituinte”. Em ligas metálicas, as microconstituentes são as diferentes fases ou combinações de fases que coexistem em equilíbrio a uma determinada temperatura. No caso da liga Al-4%Si, as principais microconstituentes que consideramos são a fase sólida principal (α-Al) e a eutética (Al-Si).

Passo 3

Vamos olhar para o diagrama de fase do sistema Al-Si para identificar as temperaturas críticas e as composições das fases que estão em equilíbrio. Sabemos que o ponto eutético ocorre a 577°C e com uma composição de aproximadamente 12,6% de Si. Isso significa que abaixo dessa temperatura, a liga Al-Si se divide em duas fases: α-Al e a fase eutética (que é uma mistura de Al e Si na composição eutética).

Passo 4

Como nossa liga tem 4% de Si, que é menor que a composição eutética de 12,6%, ela está na região subeutética do diagrama de fase. Nessa região, a liga vai se separar em duas fases: a fase α-Al com menos Si e a fase eutética com composição de 12,6% de Si. Para determinar as frações mássicas dessas fases, vamos usar a regra da alavanca.

Passo 5

A regra da alavanca nos ajuda a calcular as proporções das fases presentes em equilíbrio. A fórmula da regra da alavanca é:
Onde:
  • falpha-Alfeutético = Ceutético - CligaCeutético - Calpha-Al representa a concentração de Si,
  • representa a fração mássica de cada fase.
Sabemos:
  • é,
  • ,
  • geralmente é próxima de 0% em temperaturas bem abaixo do euteto.

Passo 6

Substituindo os valores na fórmula:
Isso significa que a fração mássica de α-Al é aproximadamente 0,682 vezes a fração mássica da fase eutética.

Passo 7

Como a soma das frações mássicas deve ser 1, podemos escrever:
falpha-Al + feutético = 1 é
Substituindo 0,682 feutético + feutético = 1 Rightarrow 1,682 feutético = 1 Rightarrow feutético approx 0,595 é:
falpha-Al = 1 - 0,595 = 0,405 éééé
Portanto:

Resposta

A composição e a quantidade relativa das microconstituentes em equilíbrio imediatamente abaixo de 577°C na liga Al-4%Si são:
  • Fase α-Al: 0,405 (ou 40,5% em fração mássica)
  • Fase eutética (Al-Si): 0,595 (ou 59,5% em fração mássica)

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