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MATERIALES DE INGENIERIA I
TALLER N°
PRESENTADO A:
Ing. David Enrique Ramírez Brewer
PRESENTADO POR:
➢ Angie Nataly Borge Tavares – T
Adriana Carolina Mastrascusa –
T
➢ Ariel David Palencia Ortega – T
Daniel Ricardo Madrid – T
➢ Isaac Elías Jacome – T
➢ Laura Valentina Paredes Meza -
T
➢ Steicy Beltrán Sarmiento – T
FACULTAD: Ingeniería
NRC: 1069
Grupo: G
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
CARTAGENA DE INDIAS, D.T Y C
JUNIO DEL 2023
1. Considere una aleación de Al-30% Si (ver Figura 1.). Si se tienen 150 g de la aleación
Determine:
a) Si la aleación es hipoeutéctica o hipereutéctica;
R/= El porcentaje se encuentra a la derecha de la línea que define la reacción eutéctica y la
composición eutéctica, siendo así una aleación hipereutéctica.
b) Las fracciones y masa de cada fase a 578°C;
R/= Las fracciones y masa de cada fase a 578°C
Se encuentra por encima de le temperatura eutectoide, en las fases de β (solidos) y L
(líquidos).
Fase β
𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑎
Fase L
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝐹𝑎𝑠𝑒 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑎
Masa fase sólida
150 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑒𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 0. 8005273415 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑎
Masa fase β
150 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑒𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 0. 07912435711 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑎.
Fracción L
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑎
Masa fase L
150 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑒𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 0. 9208756429 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑎.
2. ¿Es posible tener una aleación de hierro y carbono para la cual las fracciones de masa
de cementita total y ferrita proeutectoide sean 0.057 y 0 .36, respectivamente? ¿Por qué o
por qué no?
A partir de los cálculos y considerando que la aleación debe ser hipoeutéctica, obtuvimos
lo siguiente:
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑡𝑎𝑇
= 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑡𝑎 𝑒𝑢𝑡
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝛼𝑇
= 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝛼 𝑝𝑟𝑜𝑒𝑢𝑡
𝛼 𝑒𝑢𝑡
Por encima de la temperatura eutectoide
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝛼 𝑝𝑟𝑜𝑒𝑢𝑡
𝑜
𝑜
= ( 0 , 76 ) − [( 0 , 36 )( 0 , 76 − 0. 022 )] = 0 , 4943 Porcentaje de Carbono
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑡𝑎𝑇
𝑜
𝛼
𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑡𝑎
𝛼
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑡𝑎𝑇
Como el porcentaje de cementita total es de 0,057, calculamos el contenido de carbono
𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑡𝑎𝑇
𝑜
𝑜
Despejando a 𝑤 𝑜
, tenemos que:
𝑜
)[(
]
= 0 , 402 Porcentaje de Carbono
Para concluir, tenemos que, en este caso, el porcentaje de cementita (0.057) es muy inferior
al valor normal, y el porcentaje de ferrita hipoeutectoide (0,036) también es bajo. Esto
demuestra que la aleación tiene una menor proporción de los dos componentes en
comparación con el acero ordinario. Sin embargo, aunque las partículas de cementita y
ferrita hipoeutectoide son posibles en las aleaciones de acero al carbono, no son comunes y
pueden indicar desviaciones de la estructura o errores en los datos proporcionados.
3. Considere 1,5 kg de una aleación de 99,7% en peso de Fe y 0,3% en peso de C (ver
Figura2) que se enfría a una temperatura justo por debajo de la eutectoide.
a. ¿Cuántos kilogramos de ferrita proeutectoide se forman?
La composición eutectoide de este diagrama Fe-C es de 0.767% en peso de Carbono. Esto
significa que esta aleación es una aleación hipo eutectoide, y por ende, produce ferrita
proeutectoide.
Masa de la ferrita proeutectoide:
Para cada microestructura redacte el tratamiento térmico empleado.
Para cada microestructura, el tratamiento empleado es el siguiente:
- Para obtener perlita gruesa, es crucial realizar un tratamiento térmico específico.
Consiste en austenizar la muestra a 760ºC, seguido de un enfriamiento controlado
a 6 7 0ºC. Mantenerla a esta temperatura durante 2h (7700s) favorece la formación
de la perlita gruesa, la cual posee propiedades mecánicas y estructurales únicas.
Posteriormente, es necesario enfriarla a temperatura ambiente. Siguiendo estos
pasos y tiempos precisos, se logrará obtener la perlita gruesa deseada en el
material tratado.
- En el tratamiento térmico, se recomienda llevar la muestra a una temperatura de
760ºC para lograr la austenización. Después, se realiza un enfriamiento hasta los
1 66,6ºC, seguido de un período de mantenimiento de 2 h y 22 min ( 8000 s) a esa
temperatura. Por último, se realiza un enfriamiento hasta alcanzar la temperatura
ambiente. Este proceso garantiza la transformación adecuada de la estructura
cristalina y la obtención de propiedades deseadas en el material tratado.
- Considerando que la formación de perlita gruesa ocurre entre los 650° y 710°, y la
bainita superior se crea entre los 350° y 550°, el tratamiento térmico recomendado
es el siguiente: austenitas el material a 760°C, enfriarlo a 655°C y mantenerlo
durante 30 segundos. Luego, bajar la temperatura a 520°C, enfriar rápidamente
hasta los 400 °C y mantener durante 1 minuto ( 60 segundos). Finalmente, templar
el material a temperatura ambiente. Este proceso garantiza la formación deseada
de perlita gruesa y bainita superior, brindando propiedades mecánicas y
estructurales específicas al material tratado.
- Para lograr la formación de perlita gruesa y bainita inferior, se recomienda
realizar el siguiente tratamiento térmico: elevar la temperatura a 760°C para la
austenización, luego enfriarla rápidamente a 600 °C y mantenerla durante 6
segundos. Posteriormente, disminuir la temperatura a 320 °C, enfriar rápidamente
hasta alcanzar los 300°C y mantener durante 10 min ( 60 0 segundos). Finalmente,
llevar el material a temperatura ambiente para el temple. Siguiendo estos pasos, se
Da como resultado Martensita y cementita proeutectoide
c. Enfríe rápidamente a 400 °C, mantenga durante 500 s, luego enfríe a temperatura
ambiente.
Da como resultado, un 100% de bainita superior
d. Enfríe rápidamente a 650°C, mantenga a esta temperatura durante 3 s, enfríe rápidamente
a 400°C, mantener durante 25 s, luego enfrié a temperatura ambiente.
Da como resultado, 50 % de perlita, 25% de bainita y 25% de martensita.
e. Enfríe rápidamente a 350 °C, mantenga durante 300 s, luego enfríe a temperatura
ambiente.
Da como resultado, el 100% de perlita
Nota:
h. La bainita superior, que se forma por transformación isotérmica a temperaturas de
entre 550 y 350°C aproximadamente, y la bainita inferior, que se forma entre unos
350 y 250°C.
i. La temperatura de formación perlita gruesa es entre 710° - 650°C y perlita fina
650°C – 550°C.
Figura 1. Diagrama Al-S
Figura 2. Diagrama Fe-C
