Ejercicios de la Pau resueltos de Tecnología industrial 2

  • Tecnologa Industrial IICuestiones de Selectividad Resueltaslvaro Ramos CabelloVersin: 12/01/15
  • lvaro Ramos CabelloEnunciado Tema ConvocatoriaPara el diagrama de fases de la aleacin Cu-Ag: a) Composiciones en tanto por ciento de Cu y Ag y de los constituyentes delpunto eutctico. (0.5 puntos) b) Para una aleacin de 36% de Ag, indique las transformaciones que ocurrenal enfriarse hasta la temperatura ambiente especificando fases que se forman y temperaturas a lasque ocurren los cambios. (1 punto) c) Defina «curva de enfriamiento» de una aleacin. (0.5 puntos) Solucin:a)72% de Ag y 28% de Cu91.27283.3=23.05%727.983.3=76.95%b)La aleacin con 36% de Ag se encuentra en estado lquido por encima delos 950C. Al enfriarse y alcanzar esta temperatura comienza a aparecer lasolucin slida . Entre los 950C y los 780C se va solidificando , cada vezcon una concentracin mayor de Ag, mientras en el lquido va se vareduciendo la concentracin de Cu. A los 780C se tiene una fase slida de (de 7.9% de Ag) y una lquida con 28% de A y 72% de Ag Esta ltima solidificaa esta temperatura en la forma de mezcla eutctica dando como resultado, pordebajo de los 780C, granos de solucin slida (de 7.9% de Ag) y mezclaeutctica.c)La curva de enfriamiento de una aleacin nos da la evolucin temporal de sutemperatura cuando se somete a un enfriamiento (por lo general, lento).Al J-2004Versin: 12/01/15
  • lvaro Ramos Cabelloa) Indique que finalidad se persigue con los tratamientos de recocido y derevenido (1 punto)b) Indique brevemente como se realiza el recocido (1 punto)Solucin:a) Son tratamientos trmicos a los que se someten los aceros. En ambosprocesos se pretende eliminar tensiones internas existentes en el acerodebidas a procesos previos como el temple. En particular pretenden eliminarla fragilidad, aumentar la plasticidad, y disminuir la resistencia y la dureza. b) Existen varios tipos de recocido. En todos ellos la velocidad de enfriamientoes lenta (normalmente el enfriamiento se realiza en un horno), aunque latemperatura mxima y el tiempo de permanencia en dicha temperatura varan.1. Recocido de regeneracin: su finalidad es afinar los granos de unacero sobrecalentado y eliminar los efectos de un temple malrealizado. Se transforma toda la pieza en austenita y se enfralentamente para obtener constituyentes estables.2. Recocido globular o de ablandamiento: pretende obtener el mximoablandamiento. Se transforma la pieza en austenita y cementita y seenfra lentamente para obtener perlita y cementita globular.3. Recocido de homogeneizacin: su finalidad es destruir lasheterogeneidades qumicas que se originan durante la solidificacin.Se transforma toda la pieza en austenita y se enfra tanto mslentamente cuanto mayores sean las heterogeneidades.4. Recocido de recristalizacin o contra acritud: para devolver las lascaractersticas estables iniciales a los aceros sometidos adeformaciones por trabajos en fro o en caliente (disminuir la acritud).Se calienta la pieza a una temperatura ligeramente inferior a la delrecocido de ablandamiento y se deja enfriar en horno o al aire libre.5. Recocido isotrmico: Se emplea en herramientas de alta aleacion.Se transforma toda la pieza en austenita y se enfra hasta ujnatemperatura intermedia mantenindose a esa temperatura hasta que laaustenita se transforma en perlita.Al S-2004Conteste brevemente a las siguientes cuestiones: a) Qu es una red cbica centrada y una red cbica centrada en las caras?(0,5 puntos) b) Determine el nmero de tomos situados en el interior de la celdilla de unared cbica centrada y una red cbica centrada en las caras (0,5 puntos) c) Defina el concepto de constante reticular y calcule dicha constante para unared cbica centrada y una red cbica centrada en las caras suponiendo elradio atmico de 0,1 nm. (1 punto) Solucin:a) Son dos tipos de redes cristalinas comunes en los metales.La celdilla unidad de una red cbica centrada (en el cuerpo) tiene forma decubo, ubicndose los tomos uno en cada vrtice y uno en el centro del cubo.(diagrama)La celdilla unidad de una red cbica centrada en las caras tiene tambin formade cubo, pero en este caso los tomos se ubican en los vrtices y en loscentros de cada cara.(diagrama)b) CC: 1/8 tomo 8 vrtices + 1 tomo = 2 tomosCCC: 1/8 tomo 8 vrtices + 1/2 tomo/cara 6 caras = 4 tomosc) La constante reticular define geomtricamente la celda unidad. Al J-2005Versin: 12/01/15
  • lvaro Ramos CabelloCC: a=4 R3=4 10103=2,309 1010mCCC: a=22 R=2.828 1011mEn la figura adjunta se muestran las curvas de enfriamiento para una aleacinde metales A-B completamente soluble en estado lquido e insoluble en estadoslido. Determine: a) La composicin del eutctico y temperatura a la que solidifica (0,5 puntos) b) El diagrama de fases, indicando las fases existentes en cada una de lasreas en que se subdivide el diagrama (1 punto) c) La proporcin de los constituyentes (A-eutctico) de una aleacin con 80%de A y 20% de B a temperatura ambiente. (0,5 puntos) Solucina) Aleacin III: solidificacin a una temperatura constante y mnima de 600C:40%A-60%Bb)c)%A: 602060=66.6%%e: 20060=33.3%Al J-2005En la figura adjunta se representa el diagrama de fases de la aleacin de losmetales A-B. a) Determine la composicin del eutctico y la temperatura a la que solidifica(0,5 puntos) Indique los diferentes estados por los que pasa al enfriar desde el estadolquido al slido, las temperaturas a las que se produce el cambio y lasAl S-2005Versin: 12/01/15
  • lvaro Ramos Cabellocomposiciones de la fase lquida y slida, en los siguientes casos: b) Metal B puro (0,5 puntos) c) Aleacin con 80% de A y 20% de B. (1 punto)Solucin:a) El eutctico se compone de un 40% de B y un 60% de A y solidifica a 800Cb) El metal B se encuentra en fase lquida por encima de los 1600C. Alalcanzar dicha temperatura comienza a solidificar permaneciendo en dichatemperatura. Una vez se produce el cambio de estado sigue enfrindose hastatemperatura ambiente.c) La aleacin se encuentra en estado lquido por encima de los 1000C. Aesta temperatura comienza a solidificar y conviven la fase slida y lquidahasta los 800C. Conforme desciende la temperatura la fase slida compuestapor metal A puro aumenta y la lquida (solucin de A y B lquidos) disminuye encantidad y en concentracin de metal A. A los 800C la fase lquida, que tienela concentracin de la mezcla eutctica, solidifica en esta ltima, dando lugar ados fases slidas por debajo de los 800C: metal A y mezcla eutctica.a) Describa brevemente el fundamento de los tratamientos trmicos a los quese somete el acero (1 punto). b) Describa brevemente los constituyentes de los aceros: perlita, ferrita,cementita y martensita (1 punto). Solucin:a) Los tratamientos trmicos a los que se somete el acero tienen diferentesobjetivos como pueden ser disminuir la acritud, aumentar la dureza y laresistencia, mejorar la maquinabilidad y la resistencia a los agentes qumicos,o proporcionar estructuras internas homogneas. El proceso general consisteen aumentar la temperatura para despus disminiurla controlando tiempos encada fase. Variando los tiempos y las temperaturas, se produce la aparicin dediferentes constituyentes y se controla la localizacin de los mismos en lapieza (profundidad). Por ejemplo en el temple completo se calienta el acerohasta convertirlo completamente en austenita homognea, pero solamente eltiempo estrictamente necesario para conseguirlo. Despus se enfrarpidamente para convertir la totalidad de la austenita en martensita.b)Perlita: mezcla eutectoide de cementita y ferrita. Constituyente fundamentalde los aceros eutectoides.Ferrita: Solucin slida de hierro y carbono con una baja concentracin deAl J-2006Versin: 12/01/15
  • lvaro Ramos Cabelloste ltimo (insercin). Es el constituyente ms blando y maleable de losaceros.Cementita: Es carburo de hierro, un compuesto qumico con un alto contenidoen carbono y el constituyente ms duro y frgil de los aceros y fundiciones.Martensita: Aleacin sobresaturada de carbono. Presenta una extraordinariadureza y aparece por el enfriamiento rpido de la austenita, que impide ladifusin normal del carbono dejndolo atrapado en la red cristalina.Defina brevemente los siguientes conceptos:a) Isomorfismob) Alotropac) Enlace inico y enlace metlicod) Determine el tipo de enlace que tienen los siguientes compuestos H2O,NaCl, CuSolucin:a) El isomorfismo se da cuando dos materiales cristalizan con el mismo tipo dered cristalina.b) Se da cuando un mismo elemento cristaliza en distintos tipos de sistemascristalinos.c) El enlace inico se da entre un metal y un no metal. La diferencia sustancialen sus afinidades electrnicas provoca la cesin de uno o ms electrones porparte del metal y su aceptacin por parte del no metal, formndose iones. Laatraccin electrosttica entre ellos provoca su unin.El enlace metlico se da en elementos metlicos. Los tomos se sitan enposiciones de equilibrio dentro de una nube electrnica formada por loselectrones de las capas ms externas.d) H2O: Enlace covalente (dos no metales)NaCl: Enlace inico (metal y no metal)Cu: Enlace metlicoAl S-2006Conteste brevemente a las siguientes cuestiones: a) Una sustancia formada por enlaces covalentes, ser un buen conductorelctrico? por qu? (0,5 puntos) b) En qu se diferencia un slido cristalino de uno amorfo? (0,5 puntos) c) En qu consiste el fenmeno de la alotropa? (0,5 puntos) d) Cules son los tres tipos de cristalizacin ms comunes de los metales?(0,5 puntos) Solucin:a

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