Apuntes de Tecnología de Materiales Ing° Nelson Farro PérezPráctica de Aula: LOS METALES Y SUS ALEACIONES 1. Una muestra de pirita (ver Tabla 1 de separata) se va a refinar para obtener el metal puro. Proponga una secuencia posible de procesos termometalúrgicos para conseguir Fe metálico. Investigue sobre el proceso aplicado al gas residual para evitar la contaminación. 2. ¿Cómo se ve afectado la ductilidad o la fragilidad de un material metálico cuando disminuye la temperatura? 3. Use los datos de la Tabla 3 de la separata, para el siguiente caso. Una densidad de corriente de 105 A/cm2, es aplicado a un alambre de oro de 50 m de longitud, observándose una resistencia del alambre de 2 ohm. Calcular el diámetro del alambre y el voltaje aplicado al mismo. 4. Del libro Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, de Smith et.al., resuelva los problemas: a) Prob. 14.11 b) Prob. 14.13 c) Prob. 14.15 5. El uranio tiene una estructura ortorrómbica con ao = 0,2854 nm, bo = 0,5869 nm y co = 0,4955 3 nm. El radio atómico del uranio se encuentra en la Tabla 4.6 . La densidad es de 19,05 g/cm y la masa atómica es de 238,03 g/mol. Determine (a) El número de átomos por celda unitaria; y (b) el factor de empaquetamiento de la celda unitaria 6. El manganeso puede sufrir una transformación polimórfica. El Mn-α tiene una estructura cúbica con ao = 0,8931 nm y una densidad de 7,47 g/cm3. El Mn-β tiene una estructura cúbica distinta con ao = 0,6326 nm y una densidad de 7,26 g/cm3. La masa atómica del Mn es 54,938 g/mol y el radio atómico es de 0,112 nm. Determinar el cambio volumétrico porcentual cuando el Mn-α se transforma en Mn-β. ¿Se dilata o se contrae al ocurrir la transformación?. 7. En una aleación de Fe y Zn, se ha formado una fase cuya composición en masa es 16,8985 % de Fe. Se desea saber: (a) la composición de la fase, en % atómico de cada elemento; y (b) La fórmula empírica de la fase. M(Fe) = 55,847 g/mol, M(Zn) = 65,390 g/mol R: (b) Fe5Zn21 8. (a) Determine la relación de los radios de los intersticios octaédricos, a la del radio atómico, (rint/R), en una estructura fcc y bcc. (b) Determine la relación de los radios de los intersticios tetraédrico, a la del radio atómico, (rint/R), en una estructura fcc y en una bcc. 9. Una aleación de niobio se produce al introducir átomos sustitucionales de tungsteno en su estructura bcc. Finalmente se produce una aleación con un parámetro de red de 0,32554 nm y 3 una densidad de 11,95 g/cm . Calcule la fracción de átomos de tungsteno dentro de la aleación. R: 0,345 10. Suponga que se introduce un átomo de carbono por cada 100 átomos de hierro bcc, en una posición intersticial. Si el parámetro de red es 0,2867 nm, hallar: (a) la densidad de la aleación; y (b) el factor de empaquetamiento. 11. En la siguiente Tabla se dan las características de varios elementos. Para los no metales sólo se dan los radios atómicos. Indicar cuáles de estos elementos pueden formar con el níquel, (a) una disolución sólida sustitucional con solubilidad total (b) una disolución sólida sustitucional con solubilidad parcial. (c) una solución sólida intersticial. Un acero contiene 8% cementita y 92% ferrita a temperatura ambiente.8 2+.1445 fcc 1. La composición y cantidad de cada microconstituyente a 726ºC 24. 18. Explique.151 tetragonal 1.47 μΩ. o una disolución sólida sustitucional con solubilidad parcial ó disoluciones con formación de fases?.1253 hcp 1. 16.071 H 0.Apuntes de Tecnología de Materiales Ing° Nelson Farro Pérez Elemento Radio atómico(nm) Estructura cristalina Electronegatividad Valencia Ni 0. Y. ¿Para qué se usa el resulfurizado? 23. ¿es este acero hipoeutectoide o hipereutectoide? .8 2+ Cr 0. 22.cm. ¿Cómo se promueve la formación de grafito en la fundición de hierro y qué propiedades le confiere?. ¿A qué temperatura. La temperatura a la cual comienza la transformación de la austenita. 4+ Esperaría usted que el plomo y el estaño formen (a) una disolución sólida sustitucional con solubilidad total. calcule la cantidad de Pb que deben agregarse a 300 kg de Mg a fin de obtener una aleación que funde a 600ºC.060 Ag 0. 19. Con ayuda del diagrama Fe-Fe3C.1249 bcc 1. (a) ¿Cuáles son los principales minerales para obtención del hierro?. La composición y cantidad de cada fase presente a 728ºC d. El primer microconstituyente que se forma c. 20.2 2+ Zn 0. Las características del plomo y el estaño se dan a continuación: Radio atómico Estructura cristalina Electronegati.8 2+ C 0. Estime el contenido de carbono en el acero.1431 fcc 1.175 fcc 1.1387 fcc 2.0039 ºC–1 ).8 2+ Pt 0.6 3+ Fe 0.1246 fcc 1.5 3+ Co 0. (a) Con ayuda del diagrama de fases Pb-Mg. (b) ¿Cuáles son los productos principales que se obtienen del alto horno?¿en qué se diferencian?.cm.6 2+ 12. αT = 0. 4+ Sn 0. ¿cómo se disminuye la formación de grafito?. de que fases constará dicha mezcla?. por efecto del enfriamiento b.7 μΩ.0038 ºC–1 ) idéntica a la resistividad de uno de aluminio ( ρ0 =2. determine para una aleación Fe-0.8 2+. será la resistividad eléctrica de un alambre de plata ( ρ0 =1.1241 bcc 1. ¿Qué tipos de acero son los más mecanizables?¿Por qué?. Valencia más Elemento (nm) vidad común Pb 0. ¿Cómo se obtiene la fundición dura? 21. (b) Cuando la mezcla se encuentre a 500ºC. a 30 ºC?.¿Qué cantidad de cada fase se habrá formado a esa temperatura? 17. αT = 0. ¿Sería más soluble el Sn en Pb ó el Pb en el Sn?.35%de C: a.1332 hcp 1.046 O 0.9 1+ Al 0. p 542-543) 26.9 g/cm3. (Askeland. 29. Para los siguientes pares de aleaciones los cuales están acoplados dentro del mar. predecir si es posible la corrosión. (b) Zinc y acero de bajo carbono. Sn. (d) HNO3 diluido. Se utilizan varios tipos de recubrimientos metálicos para proteger al acero. estimar el tiempo en años. (d) Titanio y acero inoxidable 304. (b) Mencione todas las características deducibles para una aleación de aluminio 4043-H18.24 mpy .5. La densidad del acero es 7. 28. Asumiendo una velocidad de penetración de corrosión de 200 mpy para esta aleación. ¿a cuál(es) de ellos escogería para almacenar: (a) NH 3. Calcular la concentración de los iones Pb 2+. bronce y acero inoxidable 316. (a) ¿Cuáles son los dos grandes grupos en que se clasifican las aleaciones de aluminio?. The Science and Engineering of Materials. Una celda electroquímica está formada de electrodos de cobre y plomo.30Cu). Una pieza plana de acero corroído fue encontrada sumergida en el océano. para la corrosión del Fe (a la forma Fe2+) en solución de ácido cítrico.6 kg de metal se han corroído durante su inmersión. (Askeland. (e) NaOH concentrado. incluyendo Zn. (c) Bronce (60Cu-40Zn) y metal monel (70Ni. 6th Ed.Apuntes de Tecnología de Materiales Ing° Nelson Farro Pérez 25. Tablas 14. y de la aleación 3004-H18. et. Al y Ni. 6th Ed. que la pieza metálica estuvo sumergida. Para una concentración 0. si la densidad de –5 2 corriente de corrosión es 1. p 541-543) (c) Identifique las propiedades mecánicas importantemente afectadas por el tratamiento.4 14. 30. el electrodo de plomo se oxida generando un potencial de celda de 0. Se ha estimado que el área original de la placa fue de 10 pulg2 y que aproximadamente 2. en el agua de mar.al.507 V. The Science and Engineering of Materials. y teniendo como materiales: acero al carbono. Consultando las Tablas de Diseño y Corrosión. (b) Cl2 . y si la corrosión es probable cuál de las aleaciones se corroerá: (a) Aluminio y magnesio. si la temperatura es de 25ºC. puros. et. Pb. ¿En cuál de estos casos el recubrimiento dará protección?. (e) Hierro fundido y acero inoxidable 316. (f) KMnO 4 27.15x10 A/cm Rpta: VPC = 5.6M de iones Cu2+. en el caso de la aleación de aluminio 3004-O. Hastelloy-B. 31. (c) H2SO4 fumante. i (en µA/cm2).al. sumergidos en soluciones de sus respectivos iones divalentes. Cd. Compute la velocidad de penetración por corrosión (VPC) en mpy y en densidad de corriente .