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• Erick Ivan Barcenas Martinez

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Bárcenas Martínez Erick Iván Serie no.2 Ingeniería de Materiales

No. de cuenta: 417092331 Fecha de entrega: jueves 24/10/19

7.7 Una lámina de acero de 1.8 mm de espesor está sometido a atmósferas de nitrógeno a 1200 ºC por ambas caras, y se ha alcanzado la condición del estado estacionario de la difusión. El coeficiente de difusión del nitrógeno en acero a esta temperatura es 6x10^-11 m^2/s y el flujo de difusión es 1.2x10^-7 kg/m^2s. También se sabe que la concentración de nitrógeno en la cara de mayor presión es 4 kg/m^3. ¿A qué distancia de esta superficie, que está a elevada presión, la concentración es 2.0 kg/m^2? Suponer un perfil de concentración lineal.

7.11 Determinar el tiempo de carburización necesario para alcanzar una concentración de carbono del 0,45% en peso a 2 mm de la superficie de una aleación hierro-carbono que inicialmente contenía 0,20% C en peso. La concentración superficial se mantiene constante a 1,30% C en peso y el tratamiento se realiza a 1000°C. Utilizar los datos de difusión del Fe-γ de la Tabla 7.2.

7.12 Una aleación hierro-carbono FCC que inicialmente contenía 0.55% C en peso está expuesta a una atmósfera rica en oxígeno y virtualmente libre de carbono a 1400 K (1127°C). En estas condiciones el carbono difunde desde el interior de la aleación y reacciona en la superficie con el oxígeno de la atmósfera, manteniendo la concentración del carbono a 0% C en las posiciones superficiales. (Este proceso de eliminación de carbono se denomina descarburación.) ¿A qué distancia de la superficie la concentración del carbono será de 0,15% después de 10 h de tratamiento? El valor de D a 1400 K es 6.9 x 10-11 m2/s

7.24 El carbono difunde a través de una lámina de acero de 16 mm de espesor. Las concentraciones de carbono en las dos caras son 0,65 y 0,45 kg C/cm^3 Fe, que se mantienen constantes. Si D0 y la energía de activación valen 6,2 x 10-7 m^2/s y 80 000 J/mol, respectivamente, calcular la temperatura a la cual el flujo de difusión es 1,43 x 10^-9 kg/m^2-s

7.31 Una aleación hierro-carbono (FCC) que inicialmente contenía 0,20% C en peso se ha carburizado a elevada temperatura en una atmósfera que mantenía la concentración del carbono en la superficie a 1,0% en peso. Determinar la temperatura del tratamiento térmico necesario para conseguir, después de 49.5 h, una concentración del 0,35% C en peso a una distancia de 3,5 mm de la superficie.

9.24 El límite elástico inferior del hierro con un diámetro medio de grano de 6x10^-2 mm es 135 MPa. Para un tamaño de grano medio de 8x10^-3 mm, el límite elástico aumenta hasta 260 MPa. ¿Para qué tamaño de grano el límite elástico inferior será de 205 Mpa?

9.29 Dos probetas del mismo metal, sin deformación previa, se deforman, reduciéndose el área de sus secciones transversales. Una tiene un sección circular y la otra rectangular,y durante las deformación las secciones conservan la forma. Las dimensiones iniciales son las siguientes: Circular (mm)

Rectangular (mm)

Dimensiones originales

15.2

125x175

Dimensiones finales

11.4

75x200

¿Cuál de éstas probetas tendrá mayor dureza después de la deformación plástica? ¿Por qué?

9.38 El tamaño medio (diámetro) de grano de un latón se ha medido en función del tiempo a 650 ºC y los resultados para dos tiempos distintos son: Tiempo (min)

Diámetro de grano (mm)

30

3.9x10^-2

90

6.6x10^-2 a) ¿Cuál era el diámetro del grano original? b) ¿Cuál será el tamaño del grano después de 150 min a 650 ºC?

11.8 Indicar las fases presentes y sus composiciones (% en peso) para las siguientes aleaciones: (a) 90%Zn-10% Cu en peso a 400°C (673K). (b) 75% Sn-25%Pb en peso a 175°C (448K). (c) 55% Ag-45%Cu en peso a 900°C (1173K). (d) 30% Pb-70% Mg en peso a 425°C (698K). (e) 2.12kg Zn y 1.88kg Cu a 500°C (773K). (f) 37 lbmPb y 6.5 lbm Mg a 400°C (673K). (g) 8.2 mol Ni y 4.3 mol Cu a 1250°C (1523K). (h) 4,5 mol Sn y 0.45 mol Pb a 200°C (473K).

11.12 Una aleación de 50% Pb-50% Mg en peso se enfría lentamente desde 700 °C (973 K) hasta 400 °C (673K). a) ¿A qué temperatura empieza a solidificar? b) ¿Cuál es la composición de esta fase sólida? c) ¿A qué temperatura solidifica completamente la aleación? d) Antes de que se complete la fusión, ¿cuál es la composición del último resto sólido?

11.33 La microestructura de una aleación plomo-estaño a 180ºC (453 K) consta de β primaria y estructura eutéctica. Si las fracciones de masa de estos dos microconstituyentes son 0.55 y 0.43 respectivamente, determinar la composición de la aleación.

11.51 Enfriar 2.5 kg de austenita, con 0.65% C en peso, hasta temperaturas inferiores a 727 ºC (1000K). a) b) c) d)

¿Cuál es la fase proeutectoide? ¿Cuántos kilogramos de ferrita y de fase proeutectoide se forman? ¿Cuántos kilogramos de perlita y de fase proeutectoide se forman? Esquematizar e identificar las fases de la microestructura resultante.

11.52 Calcular las fracciones másicas de perlita y de ferrita proeutectoide que se generan en un acero al carbono con 0,30% C en peso.

12.22 Copiar el diagrama de transformación isotérmica de un acero con 0.45% C en peso (Figura 12.39), esquematizar y denominar las etapas del diagrama temperatura-tiempo que producen las siguientes microestructuras: (a) 42% ferrita proeutectoide y 58% perlita gruesa. (b) 50% perlita fina y 50% bainita. (c) 100% martensita. (d) 50% martensita y 50% austenita.

12.28 Describir el tratamiento térmico más sencillo para realizar las siguientes transformaciones de una microestructura a otra para un acero 4340. (a) (Martensita + bainita) a ( ferrita + perlita). (b) (Martensita + bainita) a esferoidita. (c) (Martensita + bainita) a (martensita + bainita + ferrita).