CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LEÓN León, Gto. 26 de octubre de 2010

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TAREA UNIDAD II

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES

Ing. Francisco Alejandro Ramírez Díaz Instituto Tecnológico De León

e-mail: fcoramirez@cio.mx

1. METALOGRAFÍA 1.1. Describa y dibuje el proceso de solidificación de un

metal puro en términos de nucleación y crecimiento de cristales.

1.2. ¿Por qué los límites de grano se observan fácilmente en el microscopio óptico?

1.3. Si se tiene 600 granos por pulgada cuadrada en

una micrografía de un metal a 100× aumentos, ¿cuál es el número ASTM de tamaño de grano?

1.4. Si se tiene 400 granos por pulgada cuadrada en la

micrografía de un material cerámico a 200× aumentos, ¿cuál es el número ASTM de tamaño de grano del material?

1.5. Como examinaría microscópicamente una acero describa los pasos.

1.6. Describir la estructura de un acero 1018.

2. DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN.

2.1. Defina detalladamente todas las propiedades

mecánicas, así como sus ecuaciones utilizadas.

2.2. Describa las zonas y puntos del diagrama esfuerzo deformación.

2.3. Una varilla de suspensión debe resistir una fuerza

aplicada de 40,000 lb. Para garantizar un factor de seguridad suficiente, el esfuerzo máximo permisible sobre la varilla se limita a 30,000 psi. La varilla debe tener por lo menos 150 plg de largo, pero no debe deformarse elásticamente más de 0.25 plg. al aplicar la fuerza. Diseñe la varilla apropiada, use del siguiente diagrama esfuerzo deformación.

2.4. A un alambre de níquel de 0.15 plg de diámetro con un esfuerzo de cedencia de 45000 psi y una resistencia a la tensión de 55,000 psi, se le aplica una fuerza de 850 lb. Determine. a) Si el alambre se deformara plásticamente. b) Si el alambre sufrirá encuellamiento.

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2.5. Calcule la fuerza máxima que puede soportar una varilla de 0.2 plg de diámetro de Al2O3, con un esfuerzo de cedencia de 35000 psi, sin deformación plástica. Exprese su respuesta en libras y en Newtons.

2.6. Los siguientes datos fueron reunidos a partir del ensayo estándar de tensión en una probeta de 0.505 plg de diámetro de una aleación de cobre: (apoyarse con Excel para hacer graficas)

Después de la fractura, la longitud calibrada de la muestra es de 2.09 plg y su diámetro de 0.393 plg. Grafique los datos y calcule a) El esfuerzo de cedencia convencional al 0.2%, b) La resistencia a la tensión, c) El modulo de elasticidad, d) La elongación (%), e) La reducción de área (%), f) El esfuerzo ingenieril a la fractura, g) El esfuerzo real a la fractura, h) El modulo de resilencia.

2.7. Los siguientes datos fueron reunidos a partir del

ensayo de tensión en una probeta de 0.4 plg de diámetro de cloruro de polivinilo: (apoyarse con Excel para hacer graficas)

Después de la fractura, la longitud calibrada de la muestra es de 3.014 plg y su diámetro de 0.374 plg. Grafique los datos y calcule a) El esfuerzo de cedencia convencional al 0.2%, b) La resistencia a la tensión, c) El modulo de elasticidad, d) La elongación (%), e) La reducción de área (%), f) El esfuerzo ingenieril a la fractura, g) El esfuerzo real a la fractura, h) El modulo de resilencia.

3. PROPIEDADES ELÉCTRICAS, MAGNÉTICAS Y TÉRMICAS.

Investigue y Resuelva: 3.1. Conductividad y resistividad eléctrica.

3.2. Un estudiante desea construir una bobina de

corriente continua para calentar, para 110 volts y 660 Vatios. Dispone de un alambre Chromel de 0.1 pulgadas de diámetro con resistividad de 107.9 μΩ-cm. ¿Qué longitud de alambre debe utilizar? Y ¿cuál es la conductividad del alambre?

3.3. Constante dieléctrica.

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3.4. Un condensador consiste en dos placas de 2 por 3 pulgadas espaciadas 0.01 pulgadas y llenas con mica. a) Calcule la capacitancia, b) Cual es la permitividad del dieléctrico, c) Cual es la constante dieléctrica.

3.5. Permeabilidad magnética.

3.6. Calor especifico.

3.7. Conductividad térmica.

3.8. Dilatación térmica.

3.9. Tomamos dos tiras de hierro y cobre de 0.010 pulgadas de ancho por 0.005 pulgadas de espesor y 1 pulgada de longitud y las unimos a lo largo de las caras planas a 70°F. Luego calentamos el bimetal a 170°F. a) ¿De qué lado se enrollarán? b) Si se impide que el bimetal se enrolle, ¿Cuál será el

esfuerzo desarrollado en las porciones de hierro y cobre.

Suponga que dispone de la siguiente información:

Material Coeficiente de

expansión lineal lg/ lgp p F− °

Modulo de elasticidad

2/ lglb p Hierro 67.8 10−× 630 10× Cobre 610.0 10−× 616 10×