Tamaño de grano de una muestra metalográfica.

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE”

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

Laboratorio de Ciencias de Materiales I

TÍTULO DE LA PRÁCTICA:

DIFUSIÓN

DOCENTE:

Ing. Patricio Riofrio

INTEGRANTES:

Andrés Martínez

Adrián Coello

NRC: 2243

QUITO-ECUADOR

Tabla de contenido

1.- Tema        3

2 Objetivos        3

3.  Marco teórico        3

4. Materiales y Equipos        5

5. Procedimiento        6

6. Cálculos y Resultados.        7

7. Conclusiones        9

8.  Recomendaciones        10

9. BIBLIOGRAFIA        10

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1.- Tema

Tamaño de grano de una muestra metalográfica.

2 Objetivos

• Observar que se realice el fenómeno de difusión dentro de la probeta de acero AISI 1018.
• Endurecer la pieza de acero AISI 1018 previo al ensayo de dureza.

3.  Marco teórico

Difusión.- Es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente, aumentando la entropía (desorden molecular) del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disuelven.[pic 1]

Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la ley de Fick. La membrana permeable puede permitir el paso de partículas y disolvente siempre a favor del gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético, es frecuente como forma de intercambio celular.

Difusión sustitucional

En este tipo de difusión, el tamaño del átomo que difunde y el de los átomos de la red cristalina es parecido. La difusión se produce aprovechando los defectos de laguna.

Difusión intersticial

La difusión intersticial se produce cuando los átomos entrantes son más pequeños que los existentes en la red cristalina. Los átomos (considerados como una esfera maciza), se colocan en los huecos existentes en la red cristalina.

La ley que rige la difusión es la ley de Fick. Otra forma para encontrar la correlación de difusión entre átomos, es sacar la derivada por la hipotenusa entre el radio de cierta medida, entre los caracteres de un punto polar en la primera cara de cff; por la integral de dicha ecuación.

Difusión neta.

Diferencia de difusión entre las dos regiones de distinta concentración es lo que se conoce como difusión neta.

Leyes de Fick.- Son leyes cuantitativas, escritas en forma de ecuación diferencial que describen matemáticamente al proceso de difusión de materia o energía en un medio en el que inicialmente no existe equilibrio químico o térmico.[pic 2]

En situaciones en las que existen gradientes de concentración de una sustancia, o de temperatura, se produce un flujo de partículas o de calor que tiende a homogeneizar la disolución y uniformar la concentración o la temperatura.

• Primera Ley de Fick.- Relaciona al flujo difusivo con la concentración bajo la asunción de un estado estacionario. Esta ley postula que el flujo va desde una región de alta concentración a las regiones de baja concentración, con una magnitud que es proporcional al gradiente de concentración (derivada espacial), o en términos más simples el concepto de que el soluto se moverá desde una región de alta concentración a una de baja concentración atravesando un gradiente de concentración. En una única dimensión (espacial), la ley toma la forma:

[pic 3]

Dónde:

J es el flujo difusivo, del cuál el análisis dimensional nos muestra que se trata de sustancia por unidad de área.

D es el coeficiente de difusión.

Φ es la concentración.

x es la posición.

• Segunda Ley de Fick.- La segunda ley de Fick se utiliza en la difusión no-constante es decir cuando la difusión es enestado no estacionario, en los que el coeficiente de difusión es independiente del tiempo.

Esta ley establece que la velocidad de cambio de la composición de la muestra es igual al coeficiente de difusión por la velocidad de cambio del gradiente de concentración. La solución dela segunda ley de Fick es:

[pic 4]

Dónde:

Cs = Concentración superficial del elemento en el gas que difunde dentro de la superficie.

Co = Concentración inicial uniforme del elemento en el sólido.

Cx = Concentración del elemento a la distancia x de la superficie en el tiempo t.

X = Distancia desde la superficie.

D = Coeficiente de difusión del elemento soluto que difunde.

t = Tiempo.[pic 5]

Carbono.- El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, una de las sustancias más blandas (el grafito) y una de las más duras (el diamante) y, desde el punto de vista económico, es de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples.

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