problemas y cuestiones del bloque

BLOQUE I. MATERIALES
1. Definir:
a) Límite elástico.
b) Módulo elástico.
c) Tensión a la rotura.
2. Dos barras de la misma longitud, una de aluminio (con módulo elástico 7x1010 Pa)
y otra de acero (con módulo elástico 210 GPa), están sometidas a una misma
tensión de tracción.
a) ¿Cuál de ellas experimentará una mayor deformación elástica?
b) ¿Qué relación deberán tener sus secciones, para que ambas presenten igual
deformación elástica, si la fuerza de tracción fuera la misma?
c) Si la tensión se conociera, ¿qué otro dato debería saberse de cada material para
poder comprobar si las barras llegan a deformarse plásticamente? ¿Y para saber
si romperían?
3. Se dispone de una serie de redondos de distintos diámetros, fabricados con un acero
especial cuyo límite elástico alcanza los 500 MPa y cuyo módulo de elasticidad es
de 21·104 MPa. Se desea fabricar una pieza de 600 mm de longitud que va a estar
cargada longitudinalmente hasta alcanzar los 70·103 N. Se pide:
a) ¿Qué diámetro deberá tener la pieza para que no se alargue más de 0,40 mm?
b) Suponiendo que se ha elegido una barra de 10 mm de diámetro, explicar si, tras
eliminar la carga mencionada, la barra quedará deformada.
c) Supongamos que entre las barras almacenadas hay una de aluminio con una
sección de 300 mm2 y una longitud de 600 mm. Sometida esta barra a la carga
de 70·103 N, experimenta un alargamiento completamente elástico de 2 mm.
Determinar el módulo de elasticidad de este aluminio.
4. Se han efectuado, sobre una misma probeta de acero templado de alta dureza, los
ensayos Rockwell C, Brinell y Vickers, observándose que las cifras de dureza
alcanzadas no coinciden.
a) ¿Qué causa puede provocar esta discrepancia en los resultados?
b) Explicar las razones por las que se elegiría o se rechazaría uno u otro ensayo
para medir la dureza de este material.
5. En un ensayo Brinell se ha aplicado una carga de 3.000 kp. El diámetro de la bola
del penetrador es 10 mm. El diámetro de huella obtenido es de 4,5 mm y el tiempo
de aplicación 15 s. Se pide:
a) El valor de la dureza Brinell (HB) y su expresión normalizada.
b) Indicar la carga que habría que aplicar a una probeta del mismo material si se
quiere reducir la dimensión de la bola del penetrador a 5 mm.
c) Indicar el tamaño de la huella cuando el penetrador sea de 5 mm de diámetro y
el valor de la dureza el mismo que en el apartado a).
6. a) Dibujar la celdilla elemental de un cristal cúbico centrado en las caras (CCC) y la
de otro hexagonal compacto (HC), señalando los parámetros de cada red.
b) Deducir el número de átomos en cada una de esas celdillas.
7. a) Una aleación de hierro y carbono que contenga un 3,5% de carbono, ¿se trata de
un acero hipereutectoide o de una fundición hipoeutéctica? Razonar la respuesta
y describir las fases o los constituyentes que se podrían encontrar en dicha
aleación a la temperatura ambiente.
b) Desde los puntos de vista de sus microestructuras y sus propiedades mecánicas,
¿qué diferencias más importantes se pueden destacar entre las fundiciones
blanca y gris?
8. En la microestructura de una fundición gris ferrítica con un 3% de C, se observan
ferrita y grafito.
a) Dibujar un esquema de cómo se vería al microscopio.
b) Si se dispone de un kg de esta fundición, determinar la masa total presente de
cada una de sus fases.
c) Comentar las aplicaciones industriales que tienen estos tipos de aleaciones.
9. Un elemento (A) funde a la temperatura de 800 ºC, y otro (B) lo hace a 900 ºC. En
el estado líquido, ambos son completamente solubles. En el estado sólido, B es
parcialmente soluble en A mientras que A es totalmente insoluble en B, formando
un eutéctico a 500 ºC que contiene un 30% de A. La máxima solubilidad de B en A
es del 10% y se da a 500 ºC, disminuyendo hasta el 0% a la temperatura ambiente.
a) Dibujar su diagrama de equilibrio, incluyendo las fases presentes en cada zona.
b) Determinar la temperatura a la que empieza a solidificar una aleación con el
70% de B, y la que tendrá cuando termine, de acuerdo con el diagrama dibujado.
Trazar la curva de enfriamiento de otra aleación con el 50% de A.
c) ¿Cuáles son las fases de una aleación con el 15% de A a la temperatura de 200
ºC?
10. En relación con los tratamientos de materiales metálicos:
a) Indicar y describir las diferencias fundamentales entre un tratamiento térmico y
otro termoquímico. Poner un ejemplo de cada uno.
b) Razonar a qué tipo de tratamiento corresponde la forja en caliente de un acero.