Tec. de los materiales ubp

1) La energía de superficie para los límites de grano en cobre es de 650 ergios/cm2. (10 puntos)

a. Calcule la presión interna en exceso efectiva en un grano de cobre esférico hipotético de 1milímetro de diámetro.

b. Calcule el mismo caso cuando los granos tienen un tamaño aproximado a 1 micrómetro.

2) A pesar del hecho que la red cristalina del hierro, cúbica centrada en las caras (CCCa), es más compacta que la red cúbica centrada en el cuerpo (CCC), el carbono es más soluble en la CCCa que en la CCC, del hierro. (10 puntos)

Observe las siguientes figuras y a continuación responda:

 [pic 1]

[pic 2]

 [pic 3]

a. Explique este hecho, calculando el tamaño de un agujero en un cristal CCCa, utilizando el diámetro atómico dado en la figura 1. Supóngase que los átomos de carbono quedan entre los átomos de hierro disueltos instersticialmente como se muestra en la figura 2.

b. La solubilidad del carbono en el hierro cúbico centrado en las caras es de 2.06 % en peso a 1147ºC (figura 3). Calcule la concentración de carbono en el hierro cúbico centrado en el cuerpo a 1147 ºC. Debe tenerse en cuenta que es una pregunta hipotética debido a que el hierro cúbico centrado en el cuerpo no es estable a esa temperatura.

3) Imagine que una pequeña pieza de oro que pesa 1 gramo es colocada, sobre una pieza de níquel cuyo peso es de 99 gramos. El conjunto es calentado en un horno a 1000ºC. Describa las reacciones que ocurrirán según pasa el tiempo. (10 puntos)

4) En un acero AISI 4340, la energía superficial efectiva que toma en cuenta el trabajo hecho en la expansión de una grieta es de 2.107 ergios/cm2. Supóngase que el tamaño de grano es 8 ASTM y calcúlese el esfuerzo para propagar una grieta de longitud igual a un diámetro de grano promedio. (10 puntos)

5) Para la grieta en el problema precedente ¿qué longitud alcanzaría a desarrollar la grieta antes de que viajase con una velocidad igual al 20% de la velocidad longitudinal del sonido? (10 puntos)

6) Una medición de tenacidad de fractura realizada a - 40ºC dio una fuerza de extensión de grieta de Gf igual a 0.8 lb/plg para un acero de bajo carbono con un tamaño de grano de 0,025 mm y E (energía) = 30 . 104 lb/plg2. (10 puntos)

a. Calcule la energía de superficie efectiva en ergios /cm2 asociada con la propagación de la  grieta.

b. Suponiendo que la grieta se propaga indefinidamente, ¿a qué esfuerzo de tracción se fracturaría este acero a -190ºC?

7) Un eje de acero de baja aleación de una nueva aeronave impulsada a hélice falló la primera vez que se utilizó en un tiempo ártico de subcero. La superficie de fractura mostró una morfología totalmente frágil, con granos lisos y brillantes; en tanto que una investigación microestructural mostró una estructura de cementita esferoidal del tipo esperado. En consideración a esta falla se encontró que partes similares de otras aeronaves nunca habían fallado de esta manera aún cuando funcionaron en idénticas condiciones. Un ingeniero que tiene la responsabilidad de indicar la causa de esta falla ¿qué aspecto o aspectos del proceso de tecnología de los materiales debería verificar? Explique. (10 puntos)

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