G u í a de Estu di o p a r a e l E xa m e n F i n a l, e x t r a o r d i n a r i o, E T S y E T S e s p e cial de Introdu c c i ó n a l a C i e n cia de M a t e r i a l e s S e m e s t r e 2 0 1 5-2 INSTRUCCIONES: investigue lo que se pide en por lo menos tres bibliografías diferentes y escriba a mano en forma resumida y estructurada la información mas relevante en cada caso; se debe especificar también la bibliografía consultada para cada respuesta, mediante una nota numerada al final de la misma ó al final de cada sección (párrafo o enunciado). 1. Defina los siguientes términos: a. Propiedad mecánica b. Deformación elástica c. Deformación plástica 2. Defina los siguientes conceptos: a. Fuerza b. Trabajo c. Energía 3. Defina las siguientes propiedades de un material: a. Maleabilidad b. Ductilidad c. Fragilidad d. Dureza e. Resistencia f. Resistencia al impacto 4. investigue y escriba las formulas para calcular las siguientes propiedades: a. Dureza Brinell b. Dureza Vickers c. Dureza Rockwell C d. Dureza Rockwell B 5. investigue y escriba las formulas para calcular lo siguiente: a. Esfuerzo ingenieril b. Deformación unitaria c. Esfuerzo Real d. Deformación real 6. Defina los siguientes términos en el contexto de la ingeniería de materiales: a. Ensayo Destructivo b. Ensayo no destructivo
7. Escriba un ensayo de 250 palabras sobre cada uno de los siguientes temas: a. Deformación plástica y sistemas de deslizamiento b. Mecanismos de refuerzo de las aleaciones. c. Diagramas de fase y procesamiento por solidificación (colada) de las aleaciones d. Resistencia vs, Fragilidad de los sistemas de aleación e. Ensayo de Tensión y determinación de propiedades mecánicas f. Difusión y tratamientos térmicos de las aleaciones ferrosas y no ferrosas. El ensayo debe contener por lo menos un cuadro sinóptico y/o tabla y un ejemplo de aplicación de concepto o mapa mental. PROBLEMAS 8 Se desea ensayar con el método Brinell una lámina de acero 1050 templada en aceite y revenida durante una hora a 700ºC (HB=380). Si el espesor de la probeta es de 1/8 determine: a) Diámetro de la huella producida b) Diámetro del balín empleado c) Carga empleada d) Si el ensayo de dureza practicado en el mismo material fuera Rockwell que escala utilizaría? Por qué? 9 En una muestra problema se practica un ensayo de dureza Brinell y se obtiene un diámetro promedio de huella de 1.8 mm. Para que la prueba sea valida de acuerdo a la norma mexicana correspondiente (NMX-B-116-1996-SCFI) especifique, con explicación y citando la norma: a. Espesor mínimo de la muestra b. Superficie mínima de la muestra (ancho x largo) c. Diámetro del balín penetrador d. Carga empleada en el caso de: i. Material DURO ii. Material SUAVE e. Numero de Dureza en el caso de: i. Material DURO ii. Material SUAVE
10 En un ensayo de tensión automatizado se obtienen los siguientes datos: Diámetro de probeta = 0.5 in Longitud inicial = 10 in Data Acquisition Linear Region Time: 55.541504 Strain kip in/in in 0.62910855 1.846371e-004 2.8323776e-003 1.1272926 3.8605928e-004 5.1649134e-003 1.6147344 5.8748142e-004 7.6640593e-003 2.1035187 7.8890362e-004 1.0329815e-002 2.5761893 9.903257e-004 1.3162179e-002 Data Acquisition Non-Linear Region Time: 112.58374 in kip 0.10663022 8.5020294 0.15677974 8.6430254 0.20692927 8.6557817 0.25707877 8.6309404 0.3072283 8.5846128 0.3573778 8.4765158 0.40752733 7.5587025 0.45767686-5.3712581e-003 Data Acquisition Ultimate Time: 112.5918 Sec kip in 8.6584673 0.46100906-1.8738974 5.6147482e-002 Diameter at failure: 0.27 in Construya la gráfica Esfuerzo vs. Deformación tanto real como ingenieril y obtenga los siguientes parámetros: a. Modulo de Elasticidad b. Esfuerzo de Fluencia c. Resistencia a la Tensión d. Esfuerzo Ingenieril de fractura e. Esfuerzo Real de fractura f. Resiliencia g. Tenacidad
11 En un edificio de 20 pisos en construcción se cuenta con un elevador de servicio movido por una cadena y un motor eléctrico. El diámetro de la sección transversal circular en los eslabones es de 0.5 pulgadas. Si la altura entre cada piso es de 3.5 m y la caja del elevador pesa 300 kg., responda: a. Si los eslabones de la cadena tienen una geometría según se ilustra, cuanto pesa cada metro de cadena? b. Cual es la carga máxima que puede subir el elevador sin que la cadena se rompa? c. El sistema puede cargar un componente de una grúa que pesa 14.5 tonelada? Si o no y porque?, explique: d. Cuál es la elongación de la cadena si le ponemos un peso de 7 Ton. Cortas? e. Datos obtenidos por la caracterización del acero 1040 utilizado: Resistencia a la tensión (Su.)= 72000 lb./pulg 2 Modulo de Young (E)= 200 GPa Densidad ( ) = 7.83 g/cm3 Q=D=0.5 in Lp=2 in Este problema plantea la aplicación de las propiedades determinadas mediante el ensayo de tensión y no se incluirá en el examen. 12 Completar el siguiente cuadro
13 Calcular en el diagrama de fases del sistema Fe-C lo siguiente: a) La composición química de un acero que contiene el 60 % perlita y el resto de ferrita? b) La composición química de un acero que contiene el 75 % ferrita y y el 25% cementita) c) Qué cantidad de cementita secundaria y cementita total contiene un acero 10135 a temperatura ambiente? d) Cual es la composición química de un material de hierro que presenta en su microestructura el 75% de ledeburita y lo demás de ferrita? 14 Se desea endurecer la superficie de corte de una cuchilla fabricada de un acero 1020, con la intención de que no pierda el filo rápidamente y que el carbono penetre hasta una profundidad de 150 micras. La composición en ese punto debe ser de 0.50 % C, suponga la composición en la superficie igual a 1.2 % C y que la temperatura a la cual se lleva a cabo el proceso de difusión es de 910 C. Cuánto tarda el proceso en completarse?