tp nº 5 - soluciones sólidas

CONOCIMIENTO DE MATERIALES I (67.13)
TP Nº 5 - SOLUCIONES SÓLIDAS - DIFUSIÓN
1. - El carbono existe como soluto en el hierro α bcc y en el hiero γ fcc. Calcular el
radio máximo que debe tener una espera para entrar en el espacio intersticial de
cada retículo cristalino y teniendo en cuenta esto, explicar brevemente porqué la
solubilidad máxima del carbono es mucho mayor en el hiero γ (2,11% C) que en el
hierro α bcc a pesar de tener un factor de empaquetamiento atómico mucho mayor
la estructura fcc.
Datos: Radio atómico del Fe: 0,124 nm Radio atómico del C: 0,071 nm
2. - Calcular los coeficientes de difusión del carbono en Fe bcc y Fe fcc a 900ºC y
a 500ºC. ¿Qué rol juega la temperatura en la difusión del C en el Fe? ¿Qué puede
decir respecto del flujo difusivo que tendrá lugar en cada caso?
3. - Una lámina de acero de 2,5 mm de espesor está dentro de una atmósfera de
nitrógeno a 900 º C y se ha alcanzado la condición de estado estacionario para la
difusión. Se sabe que el coeficiente de difusión del nitrógeno en acero a esta
temperatura es de 1,2 X 10 –10 m2/s y el flujo de difusión 1,0 X 10– 7 kg/m2.s.
También se conoce que la concentración de nitrógeno en la cara del acero de
mayor presión es de 2 kg/m3. ¿A qué distancia de ésta superficie, la concentración
es de 0,5 kg/m3? Dibujar el perfil de concentración a lo largo de la lámina.
4. - Se desea carburar la superficie de una aleación de carbono en hierro
(cementación) en una atmósfera rica en un hidrocarburo gaseoso CH4 (metano).
La temperatura a la cual se realiza el tratamiento es de 450°C con una
concentración inicial uniforme de 0,25% en peso de carbono. Si la concentración
del carbono de la superficie se lleva y mantiene a 1,20%, ¿cuánto tiempo se
necesita para conseguir un contenido del 0,80% a 0,5 mm de profundidad?
- Realizar el mismo cálculo para la temperatura de 900° C.
- Dibujar el perfil de concentraciones para ambos casos
Datos:
D(450º)= 1,6 x 10-11 m2/s
D(900º)= 8 x 10-11 m2/s
Citar ejemplos de piezas que se tratan mediante este método.
5.- Nombrar y explicar brevemente las técnicas de Tratamientos Termoquímicos
utilizados comúnmente
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