PROBLEMAS TEMA 2 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

Transcripción

1 1. Dibujar un diagrama de equilibrio entre dos componentes cualesquiera A y B, solubles completamente en estado sólido que solidifican en su estado puro a 1000 y 1300 ºC, respectivamente. Situar en la región bifásica un punto que corresponda a un 45% del componente A a la temperatura de 1100 ºC (C L= 80%A y C α =20%A). a) Identificar las fases correspondientes a ese punto y determinar la composición de las mismas; b) determinar los grados de libertad en el punto citado. 2. Con el diagrama de equilibrio CU-Ni, determinar para una aleación de 40% de Ni: a) Curva de enfriamiento, intervalo de solidificación, fases presentes en cada una de las regiones que atraviesa; b) Relación de fases y pesos de las mismas para una aleación de 600kg a 1250ºC. 3. Haciendo uso del diagrama Bi Sb, calcular para una aleación con 45 % de Sb: a) Transformaciones que experimenta al enfriarse lenta-mente desde el estado líquido hasta la temperatura ambiente; b) Dibujar la curva de enfriamiento; c) * Si el enfriamiento no se verifica en condiciones de equilibrio, cuál será la máxima diferencia de concentración entre el centro de un grano y su periferia?; d) A qué temperatura habrá un 50 % de aleación en estado líquido?; e) Porcentaje de las fases a 400 C.

2 4. Dos metales A y B, son totalmente solubles en estado líquido y en estado sólido. Solidifican a 1200 y 700 ºC, respectivamente. Se sabe que una aleación, con el 80 % de A, es totalmente líquida por encima de 1150 ºC y sólida por debajo de 1000 ºC. Así mismo, otra aleación con el 40 %de A, es totalmente líquida por encima de 1000 ºC y sólida por debajo de 800 ºC. Se pide: a) Dibujar el diagrama de equilibrio indicando las fases presentes en cada una de sus zonas; b) Analizar lo que ocurre en el enfriamiento de una aleación del 50 % de A, desde 1200 ºC hasta la temperatura ambiente; c) Para la aleación anterior y la temperatura de 1000 ºC, existe más de una fase? Si la respuesta es afirmativa, qué porcentaje hay de cada una?. 5. Para el diagrama de fases de la figura, se pide: a) De qué tipo de sistema se trata y cuál es la composición del eutéctico?; b) Indica la composición y la cantidad relativa de fases que se tiene en el proceso de enfriamiento de una aleación con 70% Cd desde 350ºC hasta los 145 ºC (puntos 1,2 y 3) Tª (ºC) ºC E ºC 100% Bi % Cd 6. En un puerto de montaña cuya temperatura ambiente es de -10 ºC, el servicio de mantenimiento de carreteras arroja sal sobre ellas para conseguir fundir el hielo. Se desea saber, con la ayuda del diagrama de fases adjunto: a) Qué cantidad relativa o porcentaje en peso del sal mínimo deberá tener la mezcla para conseguir que todo el hielo se funda? b) Con un camión de 1000 kg de sal Qué cantidad de hielo se puede fundir a dicha temperatura?.

3 7. Sobre el diagrama de fases Cu-Ag, representado en la figura siguiente, determinar: a) El rango de aleaciones que sufrirán total o parcialmente, la transformación eutéctica; b) Para una aleación con el 30% de Ag, calcular las composiciones y proporción de fases presentes a 900 C y a 500 C; c) Para esa misma aleación, representar gráficamente la estructura que presenta a 500 C. 8. Un platero dispone de dos lingotes de aleación cobre plata. Uno de ellos contiene un 30 % de Ag y el otro un 50 % de Ag (en masa). Ambos lingotes tienen una masa de 2 kg y se introducen en crisoles separados, en el interior de un horno que puede alcanzar, como máximo, una temperatura de 900 ºC. Dado el diagrama de fases: a) Pueden llegar a fundirse totalmente los lingotes? b) Qué cantidad máxima de líquido obtendría en ambos crisoles? c) Cuando el indicador de temperatura del horno marque 800 ºC, Qué masa de sólido quedará por fundirse todavía en cada crisol? El platero busca una aleación de mayor ley (mayor porcentaje en plata). Para ello extrae con una cazoleta una muestra de líquido de cualquiera de los crisoles y la deja enfriar hasta la temperatura ambiente. d) A qué temperatura debería hacer la extracción del líquido del horno para que al solidificar, tenga la máxima ley?; e) Qué composición de plata tendrá la nueva aleación solidificada?

4 9. Un plomero introduce un crisol con 12 kg de una aleación Pb-Sn con el 30 % de peso de Sn en un hormo eléctrico que alcanza una temperatura máxima de 185 ºC. Cuando el horno llega a su temperatura máxima observa que una parte se ha fundido, pero por más tiempo que mantiene la aleación a esta temperatura, no consigue terminar de fundirla. Se pide, dado el diagrama de fases: a) Qué cantidad máxima de líquido podrá obtener a la temperatura anterior? b) Hasta qué temperatura deberá llegar el horno para conseguir que toda la masa se funda? c) Siguiendo las recomendaciones de su hijo, que estudia Tecnología, le añade al crisol estaño puro, consiguiendo que todo su contenido se funda a temperatura constante de 183 ºC. Qué masa de estaño ha tenido que añadir al crisol? 10. El diagrama de equilibrio de la figura corresponde al sistema Cd-Zn. A partir del mismo, obtener: a) Porcentaje de la mezcla eutéctica a 200 C. b) Para una aleación con un 50% de Zn, calcular el porcentaje de fases a 200 C. c) Para una aleación del 60% de Zn, calcular el porcentaje de constituyentes a 300 C. d) Para una aleación de cadmio con el 8% de Zn, transformaciones que experimenta al enfriarse desde los 400 C.

5 11. Qué fases están presentes en una aleación Fe 1%C, a) a 1500 o C?; b) a 750 o C; c) a 700 o C? 12. a) Describir los cambios estructurales que tienen lugar cuando un acero eutectoide se enfría lentamente desde la región austenítica justo por encima de la temperatura eutectoide. b) Un acero eutectoide del 0,8% C se enfría lentamente desde 750 o C hasta una temperatura ligeramente inferior a 723 o C. Calcular el porcentaje en peso de ferrita eutectoide y de cementita que se forma. 13. a)describir los cambios estructurales que tienen lugar cuando un acero al carbono de 0,4%C (hipoeutectoide) se enfría lentamente desde la región austenítica justo por encima de la temperatura de transformación superior. b) Un acero al carbono hipoeutectoide del 0,4%C se enfría lentamente desde aproximadamente 900 o C. Realizar un análisis de fases a partir del diagrama de fases de la figura 3.4 en los siguientes puntos: i) 900 o C ii) 723 o C+ T iii) 723 o C- T

6 14. a) Describir los cambios estructurales que tienen lugar cuando un acero al carbono de 1,2%C (hipereutectoide) se enfría lentamente desde la región austenítica justo por encima de la temperatura de transformación superior; b) Un acero al carbono hipereutectoide del 1,2% C se enfría lentamente desde aproximadamente 950 o C. Realizar un análisis de fases a partir del diagrama de fases de la figura 3.6 en los siguientes puntos: i) 950 o C ii) 723 o C+ T iii) 723 o C- T. 15. Una pieza de acero de 50 Kg contiene 800 g de carbono. Se pide: a) De que tipo de aleación se trata?; b) Cuáles son sus constituyentes y su estructura a temperatura ambiente?; c) Cuál es su densidad a temperatura ambiente, sabiendo que la densidad del hierro α es de 7,87 g/cm 3 y la de la cementita Fe 3 C de 7,54 g/cm 3?. 16. Un acero hipoeutectoide (0,4%C) se enfría lentamente desde 970 ºC hasta la temperatura ambiente. Calcula a partir del diagrama Hierro-Carbono simplificado: a) Las fracciones de Austenita y Ferrita proeutectoide que contendrá dicho acero cuando se halle a una temperatura justo por encima de la eutectoide (723+ΔT); b) Las fracciones de Ferrita y Cementita que contendrá el acero cuando se halle a una temperatura justo por debajo de la eutectoide (723-ΔT); c) La cantidad de ferrita eutectoide (secundaria) que contendrá la perlita a una temperatura justo por debajo de la eutectoide (723-ΔT). 17. Un acero hipereutectoide (1,2%C) se enfría lentamente desde 970 ºC hasta la temperatura ambiente. Calcula: a) Las fracciones de Austenita y Cementita proeutectoide que contendrá dicho acero cuando se halle a una temperatura justo por encima de la eutectoide(723+δt); b) Las fracciones de Ferrita y Cementita que contendrá el acero cuando se halle a una temperatura justo por debajo de la eutectoide (723-ΔT); c) La cantidad de cementita eutectoide que contendrá la perlita a una temperatura justo por debajo de la eutectoiude (723-ΔT). 18. Una fundición de composición eutéctica (4 %C) se enfría lentamente desde 1200 ºC hasta la temperatura ambiente. Calcula: a) Las fracciones de Austenita y Cementita que contendrá la aleación cuando se halle a una temperatura justo por debajo de la eutéctica (1130-ΔT); b) Las cantidades relativas de Austenita y las distintas clases de Cementita que contendrá la fundición a una temperatura justo por encima de la eutectoide (723+ΔT); c) Las cantidades relativas de todos los microconstituyentes cuando la fundición se halle a una temperatura justo por debajo de la eutectoide (723-ΔT).