GUÍA DE DISCUSIÓN DE CONCEPTOS Y PROBLEMAS. " DIAGRAMA Fe - Fe 3 C "

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Tomás Núñez Rivero
hace 7 años
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1 UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA Asignatura: CIENCIA DE LOS MATERIALES CUESTIONARIO GUÍA DE DISCUSIÓN DE CONCEPTOS Y PROBLEMAS " DIAGRAMA Fe - Fe 3 C " 1.- Describir la forma en que influye el contenido de carbono en los cambios alotrópicos del hierro, indicando las nuevas estructuras que se presentan. 2.- Explicar como se efectúa un enfriamiento en equilibrio. 3.- Describir las reacciones invariantes que se presentan en el diagrama Fe - Fe 3 C. 4.- Mencionar las características y propiedades de las estructuras que se presentan en el diagrama de equilibrio hierro- carburo de hierro. 5.- Porqué la austenita disuelve más carbono que la ferrita, cuando se sabe que la austenita es más densa que la ferrita?. 6.- Cuáles son las líneas de temperatura crítica, y qué fenómenos representan para los aceros hipoeutectoides e hipereutectoides? 7.- Si las propiedades mecánicas de una aleación dependen de la naturaleza, tamaño, forma, distribución, cantidad, y orientación de las fases; describir el efecto del contenido de carbono sobre las propiedades de los aceros y fundiciones de hierro sometidos a recocido, en lo que se refiere a propiedades tales como dureza, resistencia mecánica, ductilidad, resistividad eléctrica, parámetro de red y densidad. 8.- Cómo se modifican las líneas de temperatura crítica del diagrama de equilibrio Fe - Fe 3 C, sí se aumentan las rapideces de enfriamiento y calentamiento? 9.- Indicar cual es la diferencia entre ferrita proeutectoide y ferrita eutectoide Distinga entre los tres siguientes tipos de aceros de carbono ordinario: a)eutectoide b)hipereutectoide y c)hipoeutectoide, indicando como difieren en resistencia mecánica Explique tres métodos de clasificación de los aceros Cuáles son los elementos que se encuentran en pequeñas cantidades en los

2 aceros comerciales al carbono, y como influyen en las propiedades de dichos aceros? Se necesita verificar la calibración de un horno; se tienen a la mano varios aceros al carbono hipoeutectoide (AISI 1020, 1030, 1040, 1045), uno de composición eutectoide y uno de composición hipereutectoide (AISI 1090). Que composición se debe seleccionar para obtener los mejores resultados? razonar su respuesta. PROBLEMAS : 1.- Se tiene una aleación Fe-Fe 3 C con un contenido de 0.16 % de carbono. Determinar: a) Los porcentajes absolutos de los productos de transformación durante el enfriamiento lento de la aleación desde el estado líquido. Indique el nombre completo de cada uno de los productos de transformación. b) Representar en círculos, la estructura que presentan los productos de transformación, indicando su nombre completo; un dt arriba, lo mismo que un dt abajo de 723º C. c) Construya el diagrama de transformaciones (temperatura vrs. porcentaje) de las fases presentes desde el estado líquido. Asígneles nombres a las diferentes regiones. 2.- Repetir el problema anterior para aleaciones Fe-Fe 3 C, con porcentajes de carbono de: a) % b) 0.40 % c) 0.80 % d) 1.00 % e) 3.00 % f) 4.30 % g) 5.00 % h) 6.00 % 3.- Determine el porcentaje de carbono de las dos aleaciones que observadas al microscopio presentan el aspecto siguiente: 75 % ferrita y 25 % perlita 90% perlita y 10% cementita 4.- Un bloque de acero pesa 2,000 lb. y presenta una microestructura con 20 % de perlita y el resto ferrita. Determinar el peso de hierro o de carbono que debería agregarse a la aleación en estado líquido para que al solidificar y llegar a temperatura ambiente presente la microestructura con 90 % de perlita y 10 % de cementita. 5.- Se tienen 350 kg de acero al carbono, de los cuales 0.35 kg son de carbono y el resto de hierro, y se desea obtener un acero AISI Cuanto de carbono tiene que agregarse o retirarse para obtener dicho acero?

3 6.- Setenta gramos de ferrita están saturados con carbono a 723º C. Cuántos gramos adicionales de carbono se requerirían para saturar ese hierro con carbono cuando se transforma en austenita a la misma temperatura? Y a 1129 C? 7.- Cien gramos de austenita conteniendo 0.8 % de C, se transforman en perlita Cuántos gramos de ferrita y de carburo se forman? 8.- Qué contenido de carbono se requiere para una aleación Fe-Fe 3 C que a 700º C contiene a) 0.85 % perlita, b) 0.03 % de carbono de hierro? 9.- Calcule las fracciones de peso de ferrita, carburo de hierro y perlita a temperatura ambiente en una aleación Fe-Fe 3 C que contiene 0.46 % p de C Un acero contiene 24% de ferrita proeutectoide. Cuál es el contenido de carbono promedio? R/ % C 11.- Si un acero contiene 5.1 % de cementita proeutectoide Cuál es el contenido de carbono promedio? R/ 1.10% 12.- Un acero hipereutectoide contiene 11.42% de cementita eutectoide Cuál es el contenido de carbono promedio? R/ 0.95% 13.- Un acero 0.35% de C (hipoeutectoide) se enfría lentamente desde 950 C hasta una temperatura ligeramente superior a 723 C. Calcule los porcentajes en peso de austenita y de ferrita proeutectoide en este acero. b) Calcule los porcentajes en peso de ferrita eutectoide y cementita eutectoide en el acero. R/ a) % austenita = 42.3%, % α = 57.7% b) % α e = 37.7%, % Fe 3 C e = 4.96% 14.- Compare la cantidad de ferrita proeutectoide y ferrita eutectoide en 100 lb. de acero con 0.40 %C Estime la densidad de la perlita, si la densidad de α es de 7.87 g/cm 3 y la de Fe 3 C es de 7.66 g/cm Cuál es el peso máximo de C que pueden formar solución sólida con l000 kg. de Fe puro y a qué temperatura? Qué constituyentes aparecerán al enfriarlo lentamente hasta temperatura ambiente y en qué proporción?

4 17.- Un acero con 0.6 %C se enfría lentamente desde la región austenítica con temperaturas 100º C por encima de la de transformación, hasta temperatura ambiente. Calcúlese: a) temperatura inicial de solidificación, b) la proporción y composición de fases proeutectoides a temperatura ambiente Algunas adiciones de aleación en el hierro pueden tener un efecto importante en la reacción eutectoide. a) Como se modifican las condiciones eutectoides de un acero al carbono si se añade 17% de cromo? b) Igual que el anterior, pero sustituyendo el cromo por 8% de níquel? c) Qué conclusiones se obtienen en relación con estos dos elementos de aleación del hierro?

5 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe Fe 3 c

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