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