Ejercicios de Siderurgia
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Siderurgia II
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PROBLEMAS DE SIDERURGIA II
PROBLEMA 1
Un fundido de acero contiene 0.09%C, 1.2%Cr, 0.04%S y 0.03%Al
a) Por medio de la ecuación
[ ] [ ]
[ ] y con los
datos de la tabla; calcular la ac en el fundido.
b) Calcule la ac correspondiente del oxigeno si el fundido se encuentra en equilibrio
con 1 atm de CO2 a 1500°C en donde el producto ac * ao = 0.015
SOLUCION:
TABLA.- coeficiente de interacción
Elemento disuelto X
Elemento añadido Y
Al C Cr Cu Mn N O S Si
C 4.8 22 -2.4 1.6 11.1 -9.7 9 10
H 1.3 6 -0.22 0.05 -0.14 0.8 2.7
N 0.3 13 -4.5 0.9 -2.0 0 5.0 1.3 4.7
O -9.4 -13 -4.1 -0.9 0 5.7 -2.0 -9.1 -14
P 11.3 13.5 4.3 9.5
S 5.8 24 2.2 -1.2 -2.5 3.0 -18 -2.8 6.6
Si 6.3 24 0 0 9.3 -23 5.7 32
A)
[ ] [ ]
[ ] [ ]
[ ] [ ] [ ] [ ]
[ ]
[ ] [ ]
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B)
ac * ao = 0.015
0.0892 * ao = 0.015
ao =
ao = 0.1682
PROBLEMA 2
Un acero 1015 debe carburizarse a 1050 grados centígrados durante dos horas utilizando una
atmosfera de gas que produce 1.2% C en la superficie del acero. Trace el porcentaje de carbono en
función de la distancia desde la superficie del acero. Si después del carburizado el acero es enfriado
lentamente, determine la cantidad de cada fase y de cada microconstituyente a intervalos de 0.002
pulg. Partiendo desde la superficie.
Utilizamos la Ecuación de Arrhenius
.
Donde: D: Coeficiente de difusión… (cm2/s)
R: Constante de los gases… (1.987cal/mol*ºK) T: Temperatura… °K Q: Energía de Activación… (cal/mol)
Usamos los datos de difusión para materiales seleccionados: Como al acero es llevado a mas
del punto austenitico (750 ºC) en donde se forma el CCC (estructura cubica centrada en las caras)
tomaremos los datos de C en CCCç
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Par de Difusión Q(cal/mol) Do(cm2/s)
Difusión intersticial: C en hierro CCC 32900 0.23 C en hierro CC 20900 0.011 N en hierro CC 34600 0.0034 N en hierro CCC 18300 0.0047 H en hierro CCC 10300 0.0063 H en hierro CC 3600 0.0012
Solución:
Datos:
R: 1.987cal/mol*ºK
T: 1050+273=1323 ºK
…..tabla
Q: 32900(cal/mol)……tabla
El coeficiente de difusión del carbono en FCC hierro a 1050 ºC es:
El tiempo: t=2 horas = 7200 seg.
Aplicando la ley de fick:
Formula:
(
√ )
Donde:
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(
√ )
Como tenemos entonces tenemos:
(
√ )= 0.037
% C
PROBLEMA 3
Estime el numero aisi-sae para aceros que tengas las microestructuras siguientes:
a) 38% perlita – 62% ferrita primaria
b) 93% perlita - 7% cementita primaria
c) 97% ferrita - 3% cementita
d) 86% ferrita – 14 cementita
Solución a:
38% perlita – 62% ferrita primaria
% perlita= (
) x 100 =38
X = 4.1437% C 10410
Solución b:
93% perlita - 7% cementita primaria
% perlita= (
) x 100 =93
X = 1.183% C 10120
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Solución c:
97% ferrita - 3% cementita
% cementita= (
) x 100 =3
X = 0.02212% C 1020
Solución d:
86% ferrita – 14 cementita
% cementita= (
) x 100 =14
X = 0.9525% C 1095
PROBLEMA 4
Un f de acero contiene 0.08%c, 0.9%cr, 0.02%s hallar:
a) promedio de la ecuación y los datos de la tabla calcular la
Solución:
[ ] [ ]
[ ]
[ ] [ ]
[ ]
)
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.
PROBLEMA 5
El centro de una barra de acero 4320 de una pulgada de diametro tiene una dureza de HRC
40.determine la dureza en el centrode una barra de dos pulgadas de acero 1050 templada en el
mismo medio.
Solución:
Concluimos de la fig 2 la distancia jominy para el acero dado
Acero Diámetro Distancia jominy
HRC
4320 0.70 4/16 40
Dados los datos anteriores usamos la fig 1 y obtenemos el coeficiente H y asi obtenemos el medio
Acero Diámetro Distancia jominy
HRC H
4320 0.70 4/16 40 0.4
En el mismo medio templamos el acero 1050 con 2 pulg de diámetro tendríamos una distancia de
jominy de 11/16 y usando la fig 2 obtendríamos una dureza de 27HRC