Ingeniería de materiales | Guía examen final
1er Parcial. I. Contesta las siguientes preguntas 1. ¿Qué es la ciencia e ingeniería de los materiales? Es un campo interdisciplinario que se ocupa de inventar nuevos materiales y mejorar los ya conocidos, mediante el desarrollo de un conocimiento más profundo de las relaciones entre microestructura, composición, síntesis y procesamiento.
2. ¿Qué es un cristal? Un cristal es un sólido compuesto de átomos, iones o moléculas arreglado en un patrón que se repite en tres dimensiones. 3. ¿Cómo se clasifican los materiales de ingeniería? Se clasifican en 4 Grupos Principales: P rincipales: Metales, Polímeros, Cerámicos y Compuestos. 4. ¿Cuáles son sus aplicaciones en las diferentes Áreas Industriales? Los metales son particularmente utilizan aplicaciones estructurales estructurales o de carga Los cerámicos son útiles en revestimientos de hornos y Los polímeros son usados principalmente como aislantes de electricidad. 5. ¿Cuál es la influencia que tiene el medio ambiente en el comportamie co mportamiento nto de los materiales? La Temperatura, la corrosión y la deformación. II.
Completa la tabla Subdivisión de la red cristalina que conserva las características generales de toda la red Características Características de un material de existir con más de una estructura cristalina, dependiendo de la temperatura y de la presión Interferencia constructiva de un haz de rayos X que interactúa con un material y que proporciona información útil de la la estructura cristalina cristalina del material material Expresión abreviada para describir ciertas direcciones y planos cristalográficos cristalográficos en un un material Imperfecciones, como vacancias y tamaño de grano en un material Relación entre resistencia y tamaño de grano en un material Son defectos que provocan una distorsión en la red centrada en torno a una línea Son defectos de volumen que pueden ser coherentes o incoherentes Fracción del espacio ocupado por los átomos Metales como el Oro, la Plata y el Cobre son muy maleables gracias a que su estructura cristalina es: Mide la resistencia de un material cuando se le aplica de manera cíclica un esfuerzo por debajo del esfuerzo de cedencia cedencia Capacidad del material a deformarse de manera permanente sin romperse cuando se le aplica una fuerza Mide la resistencia de un material a la penetración causada por un objeto puntiagudo Relación entre el esfuerzo y la deformación en la porción elástica de la curva esfuerzo – deformación deformación Mide la respuesta de un material a una fuerza uniaxial aplicada lentamente, de ahí se obtiene la resistencia máxima
Celda unitaria Alotropía Difracción de rayos X Índices de Miller Defectos puntuales Hall Petch Dislocaciones o defectos de línea Defectos de volumen Factor de empaquetamiento FCC Fatiga Maleabilidad Dureza Módulo de elasticidad Tracción
Medida cualitativa de la deformación elástica producida en un material. A mayor elongación mayor módulo de elasticidad
III. 1.
Rigidez
Problemas Calcule la densidad del Hierro BCC, que tiene una vacancia por cada 100 celdas unitarias y al cual se le hace incidir rayos X con longitud de onda de 0.1541nm y cuya difracción a partir de los planos (110) se obtiene a . Calcule también el número de vacancias por gramo de hierro. Peso atómico del hierro = 55.85 g/mol
2=44.704°
= 2 =2.026∗10− − = ℎ =2.865∗10
/= .=2 1001 =1.99 /
Al ser BCC en cond. normales presenta 2 atómos/celda
∴= / =./ 1/100 = − =4. 2 523∗10/ 2. 8 65∗10 4. 2 523∗10 / ∴ = 7.8480/ =.∗/
2. En una celda hexagonal dibuje el plano y la dirección para los índices de Miller del problema anterior. Plano = (110) Familia de planos [110]
ℎ= 131 2ℎ′ ′ = 131 = 3 2′ ℎ′ = 3 ̅0] ℎ = = =[332 =′=0
3. Se sustituye el 7.5% atómico de los átomos de cromo en su cristal BCC con Tántalo. La difracción de rayos X indica que el parámetro de red es 0.29158nm. Calcule la densidad de la aleación ,
180.95/ =51.996/ 9 96/ 20. 0 75180. 9 5/ = 20.2.992551. − 158×10 6.02×10 / =./
=
4. Determine la resistencia a la cedencia de un metal el cual al ser visto a 250 aumentos en un microscopio metalográfico se pudo determinar que tiene 16 gramos por cada pulgada de superficie
− − 100 100 =( ) 2 → 16=(250) 2 → = lolg100 og2 1=7.6438 Ecuación Hall-Petch
= − = ;=ñ =7.6438
Si se muestra grafica de resistencia / tamaño de grano determinar con grafica
5. Una probeta cilíndrica de acero que originalmente tenía un diámetro de ½ pulgada se somete a un ensayo de tracción hasta la fractura y se encuentra que tiene una resistencia a la fractura de 450 MPa. Si el diámetro de la sección transversal en el momento de la fractura es de 10.7mm, determine la ductilidad en términos de porcentaje de reducción de área y el esfuerzo real a la fractura.
= 12.74 =126.67 = 10.74 =89.92 % =.% = ∴ =450000 126.67=57 = =.
6. Un miembro estructural de 10 pulgadas de longitud debe ser capaz de soportar una carga de 44,400N sin experimentar deformación plástica. Con los datos de la siguiente tabla para Latón, Aluminio, Acero y Titanio, ordénelos de menor a mayor peso de acuerdo con estos criterios Aleación Límite elástico (ksi) Densidad 1ksi = 6.89 kPa (gr/cm3) Latón 50 = 344.73kPa 8.50 =254mm Acero 100 = 689.47kPa 7.90 Aluminio 40 = 275.79kPa 2.70 Titanio 70 = 482.63kPa 4.50
=10.
= = ., =128.79 =128.79 254=32712. 6 6 =32.713 ==8.50/ 32.71=.
Latón:
Repitiendo el procedimiento para las demás aleaciones obtenemos los siguientes resultados ordenados de manera ascendente. Titanio=105.15gr Aluminio=110.40gr, Acero=127.55gr, Latón=278.03gr,
7. Suponga que un componente del ala de un avión se fabrica con aleación de aluminio que tiene una tenacidad a la fractura en deformación plana de . Se ha determinado que la fractura se presenta a un esfuerzo de 112MPa cuando la longitud máxima de la grieta interna es de 8.6mm. Para este mismo componente y aleación, calcule el nivel de esfuerzo al cual ocurrirá la fractura con una longitud crítica de la grieta interna de 6mm.
25√
= √ =25 =112 =8.6 √ √ = √ = . =0. 250.√ 06 =. =6 → = √ = 0.4294 4294
8. Un componente cilíndrico elaborado con aleación de níquel con bajo contenido de carbono tiene un diámetro de 19.1mm. Determine la carga máxima que puede aplicarse para que sobreviva 10,000 horas a 538°C Con base en la grafica determinamos que el Esfuerzo es 100MPa
= 19.14 =286.52 ∴=286.52100000=.
9. Una barra cilíndrica de acero 1045 se somete a un ensayo bajo cargas cíclicas repetidas de traccióncompresión a lo largo de su eje. Si la amplitud de la carga es de 66,700N. Calcule el diámetro mínimo permisible de la barra para asegurar que no ocurra falla por fatiga. 10. Se determinó mediante una prueba de dureza Brinell que la resistencia a la tensión de un acero es de 15400psi. La carga aplicada fue 3000kg y se usó un identador de 10mm de diámetro ¿Cuánto penetró el identador en el acero?
[]=500 → = =30.8 2 2 = → = ( ) =. 2do Parcial. I. Escriba la respuesta correcta a las siguientes preguntas 1. Se tiene un acero SAE 1045 con dureza de 95HRB y el mismo acero con dureza de 55HRC ¿Cuál de los dos aceros es más duro y cuál tiene tratamiento térmico de temple y revenido? Es más duro el de 55HRC por ser Dureza Rockwell C Revenido: 55HRC Temple: 95HRB
2. Se tienen dos aceros SAE 1050 Y SAE 1010, los dos sin tratamiento térmico. Diga cuál de los aceros utilizaría para un tratamiento térmico de cementación en fase sólida. Explique SAE 1010 ya que al presentar menor % de carbono son blandos y poco resistentes y la cementación lo endurecería 3. Una viga de acero se hace de perlita gruesa y un arquitecto decide que preferiría tener bainita. Obviamente el arquitecto no desea volver a derretir la viga. Recomiende un proceso de tratamiento para convertir la viga a bainita y explique (en términos de propiedades) por qué el arquitecto podría preferir bainita en lugar de perlita o martensita. Se puede realizar un enfriamiento isotérmico desde una región de austenita inestable y mantener entre 500 y 250 °C hasta obtener 100% bainita Los aceros bainíticos son más duros y resistentes que los perlíticos porque tienen una estructura más fina a base de partículas diminutas de cementita en una matriz ferrítica. Por este motivo exhiben una interesante combinación de resistencia y ductilidad 4. Proporcione el proceso más directo para lograr las siguientes transformaciones para el acero eutectoide a temperatura ambiente a) Convertir martensita a bainita: enfriar hasta el punto de equilibrio en austenita justo antes de la formación de Martensita y mantener su temperatura de manera continua a su temperatura de laminado, o temperatura ambiente
b) Convertir perlita gruesa en perlita fina: después de calentar hasta la zona de perlita gruesa realizar temple lento en aceite formará perlita fina
5. ¿Qué tipos de aceros se requieren para poder realizar el tratamiento térmico de nitrurado ? Aceros con cierta cantidad de aluminio (1% aproximadamente)
6. Describa los distintos tratamientos térmicos - Temple: Se caracteriza por enfriamientos rápidos (continuos o escalonados) en un medio adecuado: agua, aceite o aire, para transformar la austenita en martensita. Mediante el temple se consigue: o Aumentar la dureza y la resistencia mecánica. o Disminuir la tenacidad (aumento de la fragilidad). o Disminuir el alargamiento unitario. 1. Temple continuo de austenización completa . - se aplica a los aceros hipoeutectoides. Se calienta el material a 50ºC por encima de la temperatura crítica superior A3, enfriándose en el medio adecuado para obtener martensita. 2. Temple continuo de austenización incompleta. - se aplica a los aceros hipoeutectoides. Se calienta el material hasta AC1 + 50ºC, transformándose la perlita en austenita y dejando la cementita intacta. Se enfría a temperatura superior a la crítica, con lo que la estructura resultante es de martensita y cementita. 3. Temple superficial. - el núcleo de la pieza permanece inalterable, blando y con buena tenacidad, y la superficie se transforma en dura y resistente al rozamiento. 4. Temple Escalonado (Martempering). - consiste en calentar el acero a temperatura de austenización y mantenerlo el tiempo necesario para que se transforme completamente en austenita 5. Temple isotérmico (Austempering). - consiste en calentar el acero a temperatura de austenización y mantenerlo el tiempo necesario para obtener austenita. - Recocido: Se trata de calentar el metal hasta una determinada temperatura y enfriarlo después muy lentamente De esta forma se obtienen estructuras de equilibrio. Son generalmente tratamientos iniciales mediante los cuales se ablanda el acero. Su finalidad es suprimir los defectos del temple. Mediante el recocido se consigue: o Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad. o Eliminar la acritud. o Afinar el grano y homogeneizar la estructura. - Revenido: Consiste en elevar la temperatura hasta una inferior a la de transformación para transformar martensita en formas más estables y evitar el aumento de la fragilidad producido en el temple. Mediante el revenido se consigue: o Disminuir la resistencia mecánica y la dureza. o Aumentar la plasticidad y la tenacidad. - Normalizado: Se trata de calentar el metal hasta su austenización y posteriormente dejarlo enfriar al aire. La ventaja frente al recocido es que se obtiene una estructura granular más fina y una mayor resistencia mecánica. La desventaja es que la dureza obtenida es mayor. Mediante este proceso se consigue: Subsanar defectos de las operaciones anteriores de la elaboración en caliente (colada, forja, o laminación, …) eliminando las posibl es tensiones internas. o
Preparar la estructura para las operaciones tecnológicas siguientes (por ejemplo, mecanizado o temple).
7. Describa los distintos tratamientos termoquímicos. - Cementación: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la superficie, en estado sólido (carbón vegetal), líquido (cianuro sódico) o gaseoso (hidrocarburos). Se consigue teniendo en cuenta el medio
o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. Se consiguen superficies de gran dureza y resistencia superficial. Se aplica a piezas resistentes al desgaste y a los choques. - Nitruración: Consiste en aportar nitrógeno a la superficie de la pieza por medio de una corriente de amoniaco. Se aplica a piezas sometidas a choques y rozamientos (ruedas dentadas, árboles de levas, ejes de cardán, aparatos de medida). - Cianuración: Es una mezcla de cementación y nitruración. Se endurecen las piezas introduciendo carbono y nitrógeno mediante baños de cianuro, carbonato y cianato sódico. Después hay que templar las piezas. - Sulfinización: Consiste en aportar a la superficie azufre, carbono y nitrógeno para mejorar la resistencia al desgaste, favorecer la lubricación y evitar el agarrotamiento. Se aplica a herr amientas. II. Escriba el término al que corresponde Permite calcular la concentración de muestras cercanas a la superficie del material como una función del tiempo y de la distancia Tiene por objetivo formar una capa de martensita en el acero para endurecerlo superficialmente Busca las condiciones de mayor equilibrio y obtener estructuras más homogéneas y se caracteriza porque su temperatura de calentamiento es alta y se acompaña de un enfriamiento a baja velocidad para promover la difusión y ablandar el metal Tiene por objetivo aumentar la resistencia al desgaste de las piezas tratadas, calentándolas en un baño de sales de azufre de composición especial Consiste en calentar el material arriba de A 3 y Acm seguido de enfriamiento al aire, para eliminar estructuras heterogéneas Tiene por objetivo endurecer la superficie del acero sometiéndolo a calentamiento y rodeando el acero de un medio rico en carbono y posterior temple y revenido de la pieza Consiste en calentar el material de acero en un rango de temperaturas de 200 a 600°C y su objetivo es proporcionar tenacidad sacrificando la dureza de aceros enfriados rápidamente Tiene por objetivo formar nitruros en la superficie del acero, con lo que se consigue endurecerla extraordinariamente Determina el flujo neto de átomos en un material Se forma por reacción peritéctica en el diagrama de fases Fe-Fe 2C Tiene por objetivo formar carburos en la superficie del acero sometiéndolo a calentamiento y rodeando al acero de un medio carburante Tipo de acero necesario para realizar un tratamiento de nitrurado Tiene por objetivo formar martensita en el acero, enfriándolo en in baño de sales y posterior enfriamiento lento para evitar deterioro de piezas con secciones delgadas o delicadas Se forma por reacción eutéctica en el diagrama de fases Fe-Fe 3C Tipo de acero necesario para realizar un tratamiento térmico de cementado Cuál acero es mas duro, un acero 1045 con dureza 95 HRA o un 1020 con dureza 55 HRC Acero inoxidable cuya composición base es Fe-Cr y Ni
2da Ley de Fick Temple superficial Recocido Sulfinización Normalizado Cementación Revenido Nitrurado 1ra ley de Fick Austenita Carburación Aleado Martemple Ledeburita Bajo en carbono 1020 Austenítico
III. Problemas. 1. Estime el número AISI-SAE para el acero que tiene la siguiente microestructura: 98% ferrita y 5% cementita
=0.98= 6.6.667 70 ∴=6. 6 70. 9 86.67=0.53% → Resistencia tensil = [40,000psi%Feα120,000psi%perlita]/100
2. Calcule la resistencia tensil en MPa de un acero recocido SAE1070 con la ecuación
×100=87. 3 7 %=[40,..0−.−.00psi12. 63%120, 0 00psi 87. 3 7%] R.tensil= =109896psi= . 100 %
3. En la difusión del zinc en cobre ¿a qué temperatura alcanza el coeficiente de difusión el valor de 2.6x10-16m2/seg? De tabla Zn en Cu Q=43900cal/mol; Do=0.78cm2/s
/2.6×10−/ =. =− → = = 1.987/43900 ∙ln 0.78/
4. Se requieren 10 horas para cementar un lote de 500 engranes de acero a 920°C. Se observa que cuesta $1000.00 por hora el funcionamiento del horno de cementación a 920°C y $1500.00 por hora a 1000°C. ¿Es económico aumentar la temperatura de cementación a 1000°C? De tabla C en CCC Q=32900cal/mol; Do=0.23cm2/s
−/ =7. 7 7×10−/ℎ ° 1 5×10 ° =2. −/=1. 8 5×10 −/ℎ =1. 0 9×10 = °°10ℎ =4.20ℎ 1=10ℎ1000$/ℎ=10000$ ; 2=4. 2 0ℎ1500$/ℎ=6300$ 1/=10000$/500=$/ ; 2/=6300$/500= .$/
5. Calcule el número de átomos de hidrógeno que pasan en un año a través de una lámina de paladio de 6mm con un área de 0.25m2 y a 600°C. Suponga un coeficiente de difusión de 1.7x108m2/seg, que las concentraciones de hidrógeno en las caras de alta y baja presión son de 2.0 y 0.40 kg de hidrógeno por m3 de paladio y que se ha alcanzado el estado estacionario
=0.024/ℎ ̇ == =1.7×10−/0.253600/ℎ0.42.10−0/ =1.007gr/mol ∴.=0.00101/6.022×10 /0.024/ℎ ∴.=1.46×10/ℎ24ℎ365=. ×/ñ
6. Se debe fabricar una estructura de hierro que permita un paso máximo de 50 gramos de hidrógeno por año por cada centímetro cuadrado de hierro a 400°C. Si la concentración de hidrógeno en una superficie es 0.05 atomos de hidrógeno por celda unitaria y en la segunda superficie es de 0.001 átomos de hidrógeno por celda unitaria, calcule el espesor mínimo del hierro =-
7. Un engrane fabricado con el acero del problema 1 de esta sección va a ser carburizado, para ello se calentará hasta 1100°C durante 5 horas para que a una distancia de 0.5mm bajo la superficie alcance 0.40%C. Calcule el contenido de carbono necesario en la superficie del acero
=0.53% ; =0. 4 0% | De tabl a C en CCC: Q=32900cal / mol ; Do=0. 2 3cm2/s / −/ =0. 23 /∙−.0./°+ =1. 3 3×10 0 5 = =0.16158 2√ 2 1.33×10−/53600 √ =0.18036 =(2√ ) → 0.40.0%0. 40%53% =0.18036 ∴ =.% Interpolando en tabla
8. El diagrama de fase que se muestra incompleto corresponde a los metales hipotéticos A y B que forman una aleación con fases alfa y beta. Adicionalmente, se sabe que a una mezcla de 70%A y 30%B se derrite completamente a líquido a 1600°C a) Dibuje las líneas faltantes en el diagrama de fases y marque las fases presentes en cada región, puntos triples, etc b) Determine el porciento de fases y microconstituyentes a una temperatura de 1400°C y 65%B c) Dibuje la microestructura presente en la aleación del inciso anterior d) Si en vez de enfriarla lentamente, una muestra con 70%A es rápidamente Templada desde 1600°C hasta una temperatura ambiente ¿Qué efecto tendría esto en la microestructura del metal?
6 5 %= 0.0.9960. ×100=34.06% 60. 0 5 %= 0.0.6950.60.0055 ×100=65.93%
3er Parcial.
I. Escribir la respuesta correcta 1. ¿Qué es un tratamiento termoquímico y cuáles son sus beneficios? Son aquellos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de su capa superficial, añadiendo distintos productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Los objetivos que se persiguen mediante estos procesos son variados, pero entre ellos podemos destacar: - Mejorar la dureza superficial de las piezas, dejando el núcleo más blando y tenaz. - Aumentar la resistencia al desgaste debido al rozamiento aumentando el poder lubrificante. - Aumentar la resistencia a la fatiga y/o la corrosión. sin modificar otras propiedades esenciales tales como ductilidad. 2. ¿Qué es la corrosión y por qué es importante combatirla? La corrosión puede definirse como la destrucción de un material por interacción química, electroquímica o metalúrgica entre el medio y el material. Es importante combatirla ya que produce daños a estructuras, o materiales que pueden representar perdidas de hasta millones de dólares a las compañías que dependes de dichos materiales. 3. Explique los distintos tipos de corrosión - Corrosión electroquímica: Esta corrosión se presenta cuando en una misma superficie metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre sí en donde se establece una migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más elevado. - Corrosión química: Esta corrosión se establece cuando existe una eliminación de átomos de un material en virtud de la solubilidad o de la reacción química entre dicho material y el líquido que lo circunda. - Corrosión galvánica: Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación. - Corrosión por oxígeno: Este tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al oxígeno diatómico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada.
-
-
-
-
Corrosión por Erosión: Esta corrosión es causada o acelerada por el movimiento relativo de la superficie de metal y el medio. Se caracteriza por rascaduras en la superficie paralelas al movimiento. Corrosión intergranular: Esta se refiere a la corrosión selectiva de los límites de grano en metales y aleaciones. Los límites de grano son zonas de alta energía debido a la gran proporción de dislocaciones en la estructura natural del material. Este ataque es muy común en algunos aceros inoxidables y aleaciones de níquel. Corrosión por picadura: Es una corrosión altamente localizada que frecuentemente se observa en superficies con poca o ninguna corrosión general. Ocurren como un proceso de disolución local anódica donde la pérdida de metal es aumentada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo grande. Corrosión grafítica: Proceso especial de la corrosión mediante el cual se lixivia el hierro de la fundicion del hierro, dejando una masa débil y esponjosa. Cavitación: Erosión de la superficie de un material debido a las presiones causadas al colapsarse una burbuja de gas dentro de un líquido en movimiento. Inhibidores: Aditivos para el electrolito que emigran preferentemente ya sea hacia el ánodo o hacia el cátodo, causando polarización y reduciendo la velocidad de corrosión. Corrosión por esfuerzo: Se produce cuando se combina un ambiente corrosivo con tensiones intensas queactúan sobre el metal.
4. ¿Qué factores afectan a la corrosión de los metales? La inestabilidad del metal en su forma refinada y la diferencia de potencial eléctrico de metales no similares cuando están acoplados conjuntamente y sumergidos a un electrolito. 5. ¿Por qué los metales puros son en general más resistentes a la corrosión que los impuros? Por su estructura molecular ya que un metal puro posee un arreglo continuo de cadenas extensas del mismo átomo, mientras que, en metales impuros, dado que existe un reordenamiento de las moléculas debido a su combinación con otros metales, estas cadenas se ven interrumpidas y tienden a liberar más iones en presencia de ambientes agresivos, comportarse de manera catódica o anódica y generando así corrosión más fácilmente 6. ¿Cuál está en estado de energía más bajo a) hierro elemental o b) Fe2O3 (óxido de hierro)? Explique Óxido de hierro ya que la oxidación representa una menor cantidad de iones en el material y esto genera un estado de energía más bajo. 7. En un electrolito se colocan láminas de niquel recocido, niquel trabajado en frío y níquel recristalizado. ¿Cuál es el que más probablemente se corroerá? ¿Cuál es el menos probable? Explique. El Niquel recocido será el menos propenso a corroerse, ya que se liberan los esfuerzos generando una mezcla más homogénea. El níquel trabajado en frio sería el mas propenso ya que no llega a las temperaturas requeridas para liberar ningún esfuerzo 8. En un ambiente industrial, una pieza de acero está firmemente sujeta a un perno. Después de varios meses, se encuentra que la tuerca tiene numerosas grietas, aun cuando sobre dicha tuerca no actúa alguna carga externa aplicada. Explique por qué pudiera haber ocurrido la falla
Se produjo una reacción catódica que generó una corrosión en la superficie de la pieza de acero debido a que era de distinto material que el perno.
9. ¿Qué factores son importantes si un metal formara un óxido protector? El grado en que un óxido protege a un metal y por lo tanto no se corroe depende de varios factores, los más importantes son: - El porcentaje en volumen del óxido respecto al metal después de la oxidación debe ser próximo a la unidad. - La película formada debe tener buena adherencia. - El punto de fusión del óxido debe ser alto. - La película de óxido debe tener baja presión de vapor. - La película formada debe tener un coeficiente de expansión casi igual al del metal. - La película formada debe tener plasticidad a alta temperatura para evitar que se rompa o cuartee. - La película formada deberá tener baja conductividad y bajos coeficientes de difusión para iones metálicos y oxígeno.
10. ¿Qué son las aleaciones Alclad? Son aleaciones bañadas con una capa de aluminio en su estado puro que se coloca para conservar sus propiedades anticorrosivas 11. ¿Cómo se designan las aleaciones de aluminio? - Para forja: se clasifican de acuerdo con los elementos que contengan en aleación. Para identificar las aleaciones de aluminio se utiliza una designación numérica de cuatro dígitos, el primero de los cuales indica el grupo de aleación e indicando el segundo los límites de impurezas. Los dos últimos identifican la aleación o indican la pureza del metal. - Para fundición: se basan en los mismos sistemas de aleación como los de las aleaciones de aluminio para conformado, se refuerzan por los mismos mecanismos (con la excepción general del endurecimiento por deformación) y se clasifican de manera similar en tipos tratables y no tratables térmicamente. 12. ¿Por qué si el magnesio es más ligero que el aluminio, tiene menos aplicaciones en la construcción de aeronaves? Las aleaciones de aluminio y de magnesio tienen la desventaja de que su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Sin embargo, las aleaciones de aluminio son más fáciles de conformar que las de magnesio, las cuales deben de ser trabajadas en caliente. Además, las de aluminio son más resistentes a la corrosión 13. ¿Cómo se designan las aleaciones de magnesio? Las primeras dos letras de la identificación hacen referencia a los elementos con los que se ha aleado, los cuales suelen encontrarse en mayores cantidades. Dichas letras son ordenadas de manera decrecientes dependiendo el porcentaje. Después siguen los porcentajes respectivos, siempre en números enteros, y para finalizar aparece la letra final de la serie, la cual indica la posible variación existente en la composición de algún constituyente en la aleación en men or proporción, o también indica alguna impureza presente.
14. ¿Por qué se produce corrosión microbiana en los tanques de combustible de las aeronaves? Una de las causas más comunes es el estancamiento de agua. Una acumulación de agua, dentro de un tanque de combustible puede proporcionar una atmósfera para el crecimiento microbiano. El crecimiento microbiano produce una variedad de productos químicos que son perjudiciales para los sistemas de combustible 15. ¿Por qué una aeronave es más susceptible a la corrosión en Brasil que en Canadá? Un causante principal de la corrosión en aeronaves es el ambiente operacional, por ejemplo, costas marinas, climas húmedos y calientes, los cuales son mas presentes en Brasil que en Canadá 16. Escriba 5 acciones para prevenir la corrosión en los metales - Utilizar acero inoxidable en lugar de acero normal - Recubrir el acero normal con zinc. - Recubrir el acero normal con plásticos especiales. - Pintar el acero normal con pinturas especiales. - Proteger el acero con ánodos de zinc (protección catódica).
17. ¿Qué diferencia existe entre corrosión y oxidación? La corrosión es un tipo especial de oxidación, se diferencia en que en la oxidación se forma una capa de oxido protegiendo levemente al material, si la capa de oxido es estable el material aumentara su masa y volumen mientras que en la corrosión se presenta la disolución del material debido al movimiento de electrones desde el ánodo (material corroído). 18. ¿Qué es el potencial electródico? Es la tendencia de un material a ceder sus electrones cuando está en contacto con un electrólito II. 1. 2. 3.
4. 5. 6.
Escribir la respuesta correcta a las siguientes definiciones Ataque de corrosión local que resulta de la formación de pequeños ánodos en la superficie Protección de un metal conectándolo a un ánodo de sacrificio o mediante la aplicación de un voltaje Erosión de la superficie de un material debido a las presiones causadas al colapsarse una burbuja de gas dentro de un líquido en movimiento Eliminación de átomos de un material en virtud de la solubilidad o de la reacción química entre dicho material y el líquido que lo circunda Celda de concentración en la cual se presenta corrosión debido a la baja concentración de oxígeno Aditivos para el electrolito que emigran preferentemente ya sea hacia el ánodo o hacia el cátodo usando polarización y reduciendo la velocidad de corrosión
Corrosión por picadura Protección catódica Corrosión por cavitación Corrosión química Celda de oxigeno Inhibidores
7. Eliminación de material de las superficies de equipo en movimiento debido a una unión local momentánea seguida de la fractura de la unión en la superficie 8. Arreglo de elementos metálico de acuerdo con su potencial de electrodo 9. Corrosión en los límites de grano debida a que la segregación o la precipitación de los mismos que celdas galvánicas. 10. Eliminación de material de las superficies debido a la acción cortante de las partículas
Desgaste adhesivo Serie galvánica Corrosión intergranular Desgaste abrasivo
III. Problemas 1. Ocurren concentraciones de magnesio(Mg 2+) de 0.40M y 0.007M en un electrolito en extremos opuestos de un alambre de magnesio a 25°C a) ¿Cuál extremo del alambre se corroerá b)¿Cuál será la diferencia de potencial entre los extremos del alambre?
