1. INTRODUCCIÓN Preguntas de revisión 1.1 ¿Cuáles son las diferencias entre las industrias primarias, secundarias y terciarias? Dé un ejemplo de cada categoría. Responder. Una industria primaria es aquella que cultiva y explota recursos naturales, como la agricultura o la minería. Una industria secundaria toma las salidas de las industrias primarias y las convierte en bienes de consumo y de capital. Ejemplos de industrias secundarias son los textiles y la electrónica. Una industria terciaria se encuentra en el sector servicios de la economía. Ejemplos de industrias terciarias son la banca y la educación. 1.2 ¿Qué es un capital bueno? Dé un ejemplo. Responder. Los bienes de capital son aquellos comprados por otras compañías para producir bienes o proveer servicios. Ejemplos de bienes de capital son aviones y equipos de construcción. 1.3 ¿Cómo se relacionan la variedad de productos y la cantidad de producción cuando se comparan fábricas típicas? Responder. Generalmente, la cantidad de producción está inversamente relacionada con la variedad de productos. Una fábrica que produce una gran variedad de productos producirá una cantidad menor de cada uno. Una empresa que produce un solo producto producirá una gran cantidad. 1.4 Definir la capacidad de fabricación. Responder. La capacidad de fabricación se refiere a las limitaciones técnicas y físicas de una empresa de fabricación y de cada una de sus plantas. Tres categorías de capacidad incluyen capacidad de procesamiento tecnológico, tamaño físico y peso, y capacidad de producción. 1.5 Nombre las tres categorías básicas de materiales. Responder. Las tres categorías básicas de materiales de ingeniería son (1) metales, (2) cerámica y (3) polímeros. Una cuarta categoría, los compuestos, es una mezcla no homogénea de l os otros tipos y, por lo tanto, no es una categoría básica. 1.6 ¿En qué se diferencia un proceso de conformación de una operación de procesamiento de superficie? Responder. Un proceso de conformación cambia la geometría del material de trabajo (mecanizado o forjado). Una operación de procesamiento de superficie no altera la geometría, sino que altera las propiedades y / o el aspecto de la superficie de la obra (pintura o revestimiento) 1.7 ¿Cuáles son dos subclases de procesos de ensamblaje? Proporcionar un proceso de ejemplo para cada subclase. Responder. Las dos subclases de procesos de ensamblaje son (1) unión permanente y (2) sujeción mecánica. Ejemplos de unión permanente incluyen soldadura o unión adhesiva. Los ejemplos de cierres mecánicos incluyen sujetadores roscados, como tuercas y pernos, y remaches. 1.8 Defina la producción por lotes y describa por qué se utiliza a menudo para productos de producción de media cantidad.
Responder. La producción por lotes es donde los grupos, lotes o lotes se procesan juntos a través de las operaciones de fabricación. Todas las unidades del lote se procesan en una estación determinada antes de que el grupo pase a la siguiente estación. En una situación de producción de cantidad media o baja, las mismas máquinas se utilizan para producir muchos tipos de productos. Cada vez que una máquina cambia de un producto a otro, o tro, se produce un cambio. El cambio requiere que la configuración de la máquina sea demolida y configurada
Extractos de este trabajo pueden ser reproducidos por instructores para su distribución sin fines de lucro con fi nes de evaluación o instrucción solo para estudiantes inscritos en cursos para los cuales se ha adoptado el libro de texto. Cualquier otra reproducción o traducción de este trabajo más allá de lo permitido por las Secciones 107 o 108 de la Ley de Derechos de Autor de los Estados Unidos de 1976 sin el permiso del propietario de los derechos de autor es ilegal. para el nuevo producto. La producción pro ducción por lotes permite que el ti empo de cambio se distribuya en un mayor número de piezas y, por lo tanto, reduzca el tiempo de operación promedio por pieza. 1.9 ¿Cuál es la diferencia entre un diseño de proceso y un diseño de producto en una instalación de producción? Responder. Un diseño de proceso es aquel en el que la maquinaria en una planta se organiza según el tipo de proceso que realiza. Para producir un producto debe visitar los departamentos en el orden de las operaciones que deben realizarse. Esto a menudo incluye grandes distancias de viaje dentro de la planta. Un diseño de proceso se usa a menudo cuando la variedad de productos es grande, las secuencias de operación de los productos son diferentes. Una disposición del producto es aquella en la que la maquinaria se organiza en función del flujo general de los productos que se producirán. La distancia de viaje se reduce porque los productos generalmente fluirán a la siguiente máquina en l a secuencia. El diseño de un producto f unciona bien cuando todos los productos tienden a seguir la misma secuencia de producción. 1.10 Nombre dos departamentos que normalmente se clasifican como departamentos de soporte de fabricación. Responder. Un enfoque común para las estructuras organizativas incluye los siguientes tres departamentos de soporte de fabricación: (1) ingeniería de fabricación, (2) planificación y control de producción, y (3) control de calidad.
3 PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES Preguntas de revisión 3.1 ¿Cuál es el dilema entre el diseño y la fabricación en términos de propiedades mecánicas? Responder. Para lograr la función de diseño y calidad, el material debe ser fuerte; Para facilitar la fabricación, el material no debe ser fuerte, en general. 3.2 ¿Cuáles son los tres tipos de esfuerzos estáticos a los que están sujetos los materiales? Responder. Tensión, compresión y cizallamiento. 3.3 Ley del estado de Hooke.
Responder. La ley de Hooke define la relación tensión- deformación para un material elástico: σ = Eε, donde E = una constante de proporcionalidad llamada módulo de elasticidad. 3.4 ¿Cuál es la diferencia entre la tensión de ingeniería y la tensión real en una prueba de tracción? Responder. La tensión de ingeniería divide la car ga (fuerza) en la muestra de prueba por el área original; mientras que la tensión verdadera divide la carga por el área instantánea que disminuye a medida que la muestra se estira. 3.5 Definir la resistencia a la tracción de un material. Responder. La resistencia a la tracción es la carga máxima experimentada durante la prueba de tracción dividida por el área original. 3.6 Definir la resistencia del rendimiento de un material. Responder. El límite elástico es la tensión a la que el material comienza a deformarse plásticamente. Por lo general, se mide como el valor de desviación del 0,2%, que es el punto donde la curva de tensión-deformación para el material intersecta una línea que es paralela a la parte de la curva en línea recta, pero con una desviación de la misma en un 0,2%. 3.7 ¿Por qué no se puede realizar una conversión directa entre las medidas de ductilidad de la elongación y la reducción en el área utilizando el supuesto de volumen constante? Responder. Debido al cuello que se produce en la muestra de ensayo. 3.8 ¿Qué es el endurecimiento del trabajo? Responder. El endurecimiento por trabajo, también llamado endurecimiento por deformación, es el aumento de la resistencia que se produce en los metales cuando se someten a tensión. 3.9 ¿En qué caso el coeficiente de resistencia tiene el mismo valor que la resistencia de rendimiento? Responder. Cuando el material es perfectamente plástico y no se endurece. 3.10 ¿En qué se diferencia el cambio en el área de la sección transversal de una muestra de prueba en una prueba de compresión de su contraparte en una muestra de prueba de tracc ión? Responder. En una prueba de compresión, el área de la sección transversal de la muestra aumenta a medida que avanza la prueba; mientras que en una prueba de tracción, el área de la sección transversal disminuye. 3.11 ¿Cuál es el factor de complicación que ocurre en una prueba de compresión? Responder. Arranque de la muestra de prueba debido a la fricción en las interfaces con los platos de la máquina de prueba. Extractos de este trabajo pueden ser reproducidos por instructores para su distribución sin fines de lucro con fi nes de evaluación o instrucción solo para estudiantes inscritos en cursos para los cuales se ha adoptado el libro de texto. Cualquier otra reproducción o traducción de este trabajo más allá de lo permitido por las Secciones 107 o 108 de la Ley de Derechos de Autor de los Estados Unidos de 1976 sin el permiso del propietario de los derechos de autor es ilegal.
3.12 Las pruebas de tracción no son apropiadas para materiales duros y quebradizos, como la cerámica. ¿Cuál es la prueba comúnmente utilizada para determinar las propiedades de resistencia de dichos materiales? Responder. Una prueba de flexión de tres puntos se usa comúnmente para probar la r esistencia de los materiales frágiles. La prueba proporciona una medida llamada resistencia a la rotura transversal para estos materiales. 3.13 ¿Cómo se relaciona, en promedio, el módulo de elasticidad de cizallamiento G con el módulo de elasticidad de tracción E? Responder. G = 0,4 E, en promedio. 3.14 ¿Cómo se relaciona, en promedio, la resistencia al corte S con la resistencia a la tracción TS? Responder. S = 0.7 TS, en promedio. 3.15 ¿Qué es la dureza y cómo se prueba generalmente? Responder. La dureza se define como la resistencia a la indentación de un material. Se prueba presionando un objeto duro (esfera, punta de diamante) en el material de prueba y midiendo el tamaño (profundidad, área) de la muesca. 3.16 ¿Por qué se requieren diferentes pruebas de dureza y escalas? Responder. Se requieren diferentes pruebas de dureza y escalas porque diferentes materiales poseen durezas muy diferentes. Una prueba cuyo rango de medición es adecuado para materiales muy duros no es sensible para probar materiales muy blandos. 3.17 Defina la temperatura de recristalización para un metal. Responder. La temperatura de recristalización es la temperatura a la cual un metal se recristaliza (forma nuevos granos) en lugar de endurecerse en el trabajo cuando se deforma. 3.18 Definir la viscosidad de un fluido. Responder. La viscosidad es la resistencia al flujo de un material fluido; Cuanto más grueso es el fluido, mayor es la viscosidad. 3.19 ¿Cuál es la característica definitoria de un fluido newtoniano? Responder. Un fluido newtoniano es aquel para el cual la viscosidad es una propiedad constante a una temperatura dada. La mayoría de los líquidos (agua, aceites) son fluidos newtonianos. 3.20 ¿Qué es la viscoelasticidad, como propiedad material? Responder. La viscoelasticidad se refiere a la propiedad más comúnmente exhibida por los polímeros que definen la deformación del material en función del estrés y la temperatura a lo largo del tiempo. Es una combinación de viscosidad y elasticidad.
4 PROPIEDADES FISICAS DE LOS MATERIALES Preguntas de revisión 4.1 Definir densidad como una propiedad material. Responder. La densidad es el peso por unidad de volumen.
4.2 ¿Cuál es la diferencia en las características de fusión entre un elemento de metal puro y un metal de aleación? Responder. Un elemento de metal puro se funde a una temperatura (el punto de fusión), mientras que una aleación comienza a fundirse a una cierta temperatura llamada solidus y finalmente completa la transformación al estado fundido a una temperatura más alta llamada liquidus. Entre el sólido y el líquido, el metal es una mezcla de sólido y líquido. 4.3 Describa las características de fusión de un material no cristalino, como el v idrio. Responder. En el calentamiento de un material no cristalino como el vidrio, el material c omienza a ablandarse a medida que aumenta la temperatura, convirtiéndose finalmente en un líquido a una temperatura definida para estos materiales como el punto de fusión. 4.4 Definir calor específico como una propiedad material. Responder. El calor específico se define como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de una masa unitaria del material en un grado. 4.5 ¿Qué es la conductividad térmica como propiedad material? Responder. La conductividad térmica es la capacidad de un material para transferir energía térmica a través de sí mismo solo mediante el movimiento térmico (sin transferencia de masa). 4.6 Definir la difusividad térmica. Responder. La difusividad térmica es la conductividad térmica dividida por el calor específico volumétrico. 4.7 ¿Cuáles son las variables importantes im portantes que afectan la difusión masiva? Responder. De acuerdo con la primera ley de Fick, la difusión de masa depende del coeficiente de difusión, que aumenta rápidamente con la temperatura (por lo que la temperatura podría incluirse como una variable importante), el gradiente de concentración, el área de contacto y el tiempo. 4.8 Definir la resistividad como una propiedad material. Responder. La resistividad es la capacidad del material para resistir el flujo de corriente eléctrica. 4.9 ¿Por qué los metales son mejores conductores de la electricidad que las cerámicas y los polímeros? Responder. Los metales son mejores conductores debido a la unión metálica, lo que permite que los electrones se muevan fácilmente dentro del metal. La cerámica y los polímeros tienen enlaces covalentes e iónicos, en los cuales los electrones están estrechamente unidos a moléculas particulares. 4.10 ¿Qué es la resistencia dieléctrica como propiedad material? Responder. La resistencia dieléctrica se define como el potencial eléctrico requerido para romper el aislante por unidad de grosor. 4.11 ¿Qué es un electrolito? Responder. Un electrolito es una solución ionizada capaz de conducir la corriente eléctrica por el movimiento de los iones.
Problemas
4.1 El diámetro inicial de un eje es de 25.00 mm. Este eje debe insertarse en un orificio en una operación de ensamblaje de ajuste de expansión. Para ser insertado fácilmente, el eje debe ser reducido en diámetro por enfriamiento. Determine la temperatura a la que debe reducirse el eje de la temperatura ambiente (20 ° C) para reducir su diámetro a 24,98 mm. Consulte la tabla 4.1. Solución: para acero, α = 12 (10-6) mm / mm / ° C según la Tabla 4.1. Revisar ec. (4.1) a D2 - D1 = αD1 (T2 - T1). 24.98 - 25.00 = 12 (10-6) (25.00) (T2 - 20) -0.02 = 300 (10-6) (T2 - 20) -0.02 = 0.0003 (T2 - 20) = 0.0003T2 - 0.006 -.02 + 0.006 = 0.0003T2 -0.014 = 0.0003T2 T2 = -46.67 ° C 4.2 Un puente construido con vigas de acero tiene 500 m de largo y 50 m de ancho. Se proporcionan juntas de expansión para compensar el cambio en la longitud de las vigas de soporte a medida que la temperatura fluctúa. Cada junta de expansión puede compensar un cambio máximo de 100 mm de longitud. A partir de los registros históricos, se estima que las temperaturas mínimas y máximas en la región serán de -35 ° C y 3 8 ° C, respectivamente. ¿Cuál es el número mínimo de juntas de expansión requeridas? Solución: Suponga que L1 = 500 m a -35 C, α = 12x10 -6 / C L2 - L1 = αL1 (T2 - T1) L2 - L1 = 12x10-6 (500) (38 - (-35)) L2 - L1 = 0,42 m Cada junta de expansión controlará 100 mm = 0,1 m de expansión. 4 juntas proporcionarán 0.400 m de expansión. 5 juntas proporcionarán 0.500 m de expansión. Por lo tanto, se necesita un mínimo de 5 uniones para cubrir la longitud total. 4.3 El aluminio tiene una densidad de 2,70 g / cm3 a temperatura ambiente (20 ° C). Determine su densidad a e650 ° C, usando los datos de la Tabla 4.1 como referencia. Solución: Supongamos un cubo de 1 cm3, 1 cm en cada lado. De la Tabla 4.1, α = 24 (10 -6) mm / mm / ° C L2 - L1 = αL1 (T2 - T2). L2 = 1.0 + 24 (10-6) (1.0) (650 - 20) = 1.01512 cm (L2) 3 = (1.01512) 3 = 1.04605 cm3
Supongamos que el peso sigue siendo el mismo; por lo tanto, ρ a 650 ° C = 2.70 / 1.04605 = 2.581 g / cm3 4.4 Con referencia a la Tabla 4.1, determine el aumento en la longitud de una barra de acero cuya longitud = 10.0 pulg., Si la barra se calienta desde la temperatura ambiente (70 ° F) a 500 ° F. Solución: Aumente = (6.7 x 10-6 in / in / F) (10.0 in) (500 ° F - 70 ° F) = 0.0288 in. 4.5 Con referencia a la Tabla 4.2, determine la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de un bloque de aluminio que es de 10 cm x 10 cm x 10 cm desde la temperatura ambiente (21 ° C) hasta 300 ° C.
Solución. Calor = (0.21 cal / g- ° C) (103 cm3) (2.70 g / cm3) (300 ° C - 21 ° C) = 158.193 cal. Conversión: 1.0 cal = 4.184J, entonces calor = 662,196 J. 4.6 ¿Cuál es la resistencia R de una longitud de cable de cobre cuya longitud = 10 m y cuyo diámetro = 0.10 mm? Utilice la tabla 4.3 como referencia. Solución: R = rL / A, A = π (0.1) 2/4 = 0.007854 mm2 = 0.00785 4 (10-6) m2 De la Tabla 4.3, r = 1.7 x 10-8 Ω-m2 / m R = (1.7 x 10-8 m2 m2 / m) (10 m) / (0.007854 (10-6) m2) = 2164.5 (10-2) Ω = 21.65 Ω Extractos de este trabajo pueden ser reproducidos por instructores para su distribución sin fines de lucro con fi nes de evaluación o instrucción solo para estudiantes inscritos en cursos para los cuales se ha adoptado el libro de texto. Cualquier otra reproducción o traducción de este trabajo más allá de lo permitido por las Secciones 107 o 108 de la Ley de Derechos de Autor de los Estados Unidos de 1976 sin el permiso del propietario de los derechos de autor es ilegal. 4.7 Un cable de níquel de calibre 16 (0.0508 de diámetro) conecta un solenoide a un circuito de control que está a 32.8 pies de distancia. (a) ¿Cuál es la resistencia del alambre? Utilice la tabla 4.3 como referencia. (b) Si se pasara una corriente a través del cable, se calentaría. ¿Cómo afecta esto a la resistencia? Solución: (a) L = 32.8 pies = 393.6 pulg.
Área A = π (0.0508) 2/4 = 0.00203 in2 R = r (L / A) = 6.8 x 10-8 (39.4) (393.6 / 0.00203) = 0.520 ohm (b) Si una corriente pasa a través del cable haciendo que el cable se caliente, la resistividad del cable cambiará. Dado que el níquel es un metal, la resistividad aumentaría, haciendo que la resistencia aumente. Esto, a su vez, causaría un poco más de calor para generarse. 4.8 El cableado de aluminio se usó en muchas casas en la década de 1960 debido al alto costo del cobre en ese momento. El alambre de aluminio de calibre 12 (una medida del área de la sección transversal) se calificó a 15 A de corriente. Si se utilizara cable de co bre del mismo calibre para reemplazar el cable de aluminio, ¿qué corriente debería poder transportar el cable si todos los factores, excepto la resistividad, se consideran iguales? Suponga que la resistencia del cable es el factor principal que determina la corriente que puede transportar y que el área y la longitud de la sección transversal son las mismas para los cables de aluminio y cobre. Solución: El área y la longitud son constantes entre los tipos de cables. El cambio general en la resistencia se debe al cambio en la resistividad de los materiales. De la tabla 4.3: Para aluminio r = 2.8 x 10-8 Para el cobre r = 1.7 x 10-8 La resistencia se reducirá en 1.7x10-8 / 2.8x10-8 = 0.61 Ya que I = E / R y Rcu = 0.61 (Ral), entonces Icu = 1 / 0.61 * Ial = 15 / 0.61 = 25 A Tenga en cuenta que el valor del código es en realidad 20 A debido a varios factores, incluyendo la disipación del calor
6 METALES
Preguntas de revisión 6.1 ¿Cuáles son algunas de las propiedades generales que distinguen a los metales de la cerámica y los polímeros? Responder. Las propiedades metálicas típicas incluyen: alta resistencia y rigidez, buena conductividad eléctrica y térmica, y mayor densidad que las cerámicas o polímeros. 6.2 ¿Cuáles son los dos grupos principales de metales? Defínelos. Responder. Metales ferrosos, a base de hierro; Y no ferrosos, que incluye a todos los demás. 6.3 ¿Qué es una aleación? Responder. Una aleación es un metal compuesto por dos o más elementos, al menos uno de los cuales es metálico. 6.4 ¿Qué es una solución sólida en el contexto de las aleaciones? Responder. Una solución sólida es una aleación en la que uno de los elementos metálicos se disuelve en otra para formar una sola fase. 6.5 Distinguir entre una solución sólida de sustitución y una solución sólida intersticial. Responder. Una solución sólida de sustitución es donde los átomos del elemento disuelto reemplazan a los átomos del elemento de solución en la estructura reticular del metal. Una solución sólida intersticial es donde los átomos disueltos son pequeños y encajan en l os espacios vacíos (los intersticios) en la estructura reticular del metal solvente. 6.6 ¿Qué es una fase intermedia en el contexto de las aleaciones? Responder. Una fase intermedia es una aleación formada cuando se supera el límite de solubilidad del metal base en la mezcla y se forma una nueva fase, como un compuesto metálico (por ejemplo, Fe3C) o un compuesto intermetálico (por ejemplo, Mg2Pb). 6.7 El sistema de cobre-níquel es un sistema de aleación simple, como lo indica su diagrama de fase. ¿Por qué es tan simple? Responder. El sistema de aleación de Cu-Ni es simple porque es una so lución de aleación sólida en toda su gama de composición. 6.8 ¿Cuál es el rango de porcentajes de carbono que define una aleación de hierro-carbono como un acero? Responder. El contenido de carbono varía de 0.02% a 2.11 %. 6.9 ¿Cuál es el rango de porcentajes de carbono que define una aleación de hierro-carbono como hierro fundido? Responder. El contenido de carbono varía de 2.11% a alrededor de 5%. 6.10 Identifique algunos de los elementos de aleación comunes distintos del carbono en aceros de baja aleación. Responder. Los elementos de aleación comunes en acero de baja aleación son Cr, Mn, Mo, Ni y V. 6.11 ¿Cuáles son algunos de los mecanismos por los cuales los elementos de aleación distintos del carbono refuerzan el acero?
Responder. Todos los elementos de aleación distintos de C refuerzan el acero mediante una solución sólida de aleación. Cr, Mn, Mo y Ni aumentan la capacidad de endurecimiento durante el tratamiento térmico. Cr y Mo mejoran la dureza en caliente. Varios de los elementos de aleación (Cr, Mo, V) forman carburos duros con C, lo que aumenta la resistencia al desgaste. El vanadio inhibe el crecimiento del grano durante el tratamiento térmico, lo que mejora la resistencia y la resistencia. Extractos de este trabajo pueden ser reproducidos por instructores para su distribución sin fines de lucro con fi nes de evaluación o instrucción solo para estudiantes inscritos en cursos para los cuales se ha adoptado el libro de texto. Cualquier otra reproducción o traducción de este trabajo más allá de lo permitido por las Secciones 107 o 108 de la Ley de Derechos de Autor de los Estados Unidos de 1976 sin el permiso del propietario de los derechos de autor es ilegal. 6.12 ¿Cuál es el mecanismo por el cual el carbono refuerza el acero en ausencia de tratamiento térmico? Responder. En ausencia de tratamiento térmico, el carbono refuerza el acero creando una estructura de dos fases en el metal. 6.13 ¿Cuál es el elemento de aleación predominante en todos los aceros inoxidables? Responder. Cromo. 6.14 ¿Por qué se llama el acero inoxidable austenítico con ese nombre? Responder. Se llama austenítico porque esta aleación existe en su fase austenítica a temperatura ambiente. La razón es que el níquel tiene el efecto de ampliar el rango de temperatura austenítica para incluir la temperatura ambiente. 6.15 Además del alto contenido de carbono, ¿qué otro elemento de aleación es característico de las fundiciones? Responder. Silicio. 6.16 ¿Identificar algunas de las propiedades para las cuales se observa el aluminio? Responder. El aluminio se caracteriza por su baja densidad, alta conductividad eléctrica y térmica, capacidad de conformación, buena resistencia a la corrosión debido a la formación de una película de óxido resistente en su superficie y capacidad de ser aleado y reforzado para lograr buenas relaciones de resistencia a peso. 6.17 ¿Cuáles son algunas de las propiedades notables del magnesio? Responder. El magnesio se caracteriza por su muy baja densidad (la más ligera de los metales estructurales), la propensión a oxidarse (l o que puede causar problemas en el procesamiento) y la baja resistencia; sin embargo, puede ser aleado y reforzado por métodos similares a los utilizados para las aleaciones de aluminio para lograr relaciones respetables de resistencia a peso. 6.18 ¿Cuál es la propiedad de i ngeniería más importante del cobre que determina la mayoría de sus aplicaciones? Responder. Su alta conductividad eléctrica. 6.19 ¿Qué elementos se alean tradicionalmente con cobre para fo rmar (a) bronce y (b) bronce? Responder. Los elementos son (a) estaño y (b) zinc, respectivamente.
6.20 ¿Cuáles son algunas de las aplicaciones importantes del níquel? Responder. Las aplicaciones importantes de Ni son (1) como un ingrediente de aleación en acero, por ejemplo, acero inoxidable; (2) para el revestimiento de acero para resistir la corrosión; y (3) para formar aleaciones a base de níquel que se destacan por su rendimiento a altas temperaturas y resistencia a la corrosión. 6.21 ¿Cuáles son las propiedades notables del titanio? Responder. El titanio se caracteriza por su alta relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión (debido a la formación f ormación de una película de óxido delgada pero resistente) y resistencia a altas temperaturas. 6.22 Identificar algunas de las aplicaciones importantes del zinc. Responder. Las aplicaciones importantes de Zn son (1) fundición a presión: el zinc es un metal fácil de moldear; (2) como recubrimiento en acero galvanizado; (3) como elemento de aleación con cobre para formar latón. 6.23 ¿Qué aleación importante se forma a partir de plomo y estaño? Responder. Soldar. 6.24 (a) Nombre los metales refractarios importantes. (b) ¿Qué significa el término refractar io? Extractos de este trabajo pueden ser reproducidos por instructores para su distribución sin fines de lucro con fi nes de evaluación o instrucción solo para estudiantes inscritos en cursos para los cuales se ha adoptado el libro de texto. Cualquier otra reproducción o traducción de este trabajo más allá de lo permitido por las Secciones 107 o 108 de la Ley de Derechos de Autor de los Estados Unidos de 1976 sin el permiso del propietario de los derechos de autor es ilegal. Responder. (a) Los metales refractarios incluyen columbio (Cb), molibdeno (Mo), tantalio (Ta) y tungsteno (W). Mo y W son los más importantes. (b) Refractario significa la capacidad de soportar servicio de alta temperatura. 6.25 (a) Nombre los c uatro principales metales nobles. (b) ¿Por qué se les l lama metales nobles? Responder. (a) Los principales metales nobles son cobre, oro, platino y plata. (b) Los metales Nobel se llaman así porque son químicamente inactivos. 6.26 Las superaleaciones se dividen en tres grupos básicos, de acuerdo con el metal base utilizado en la aleación. Nombra los tres grupos. Responder. Los tres grupos son (1) aleaciones a base de hierro, (2) aleaciones a base de níquel y (3) aleaciones a base de cobalto. 6.27 ¿Qué tienen de especial las superaleaciones? ¿Qué los distingue de otras aleaciones? Responder. Las superaleaciones generalmente se distinguen por su resistencia y resistencia a la corrosión y oxidación a temperaturas elevadas. 6.28 ¿Cuáles son los tres métodos básicos por los cuales se pueden fortalecer los metales? Responder. Los tres métodos básicos son (1) la aleación para formar soluciones sólidas y estructuras de dos fases que son más fuertes que los metales elementales; (2) trabajo en frío, en el que el metal endurecido por deformación es más fuerte y más duro que el metal sin filtrar;
y (3) tratamiento térmico: térmic o: la mayoría de los tratamientos trata mientos térmicos comerciales están diseñados para aumentar la resistencia del metal. Problemas
6.1 Para el diagrama de fase de cobre-níquel en la Figura 6.2, encuentre las composiciones de las fases líquida y sólida para una composición nominal de 70% de Ni y 30% de Cu a 1371 ° C (2500 ° F). Solución: A partir de la Fig. 6.2, las composiciones se observan de la siguiente manera: Composición en fase líquida = 65% Ni - 35% Cu. Composición en fase sólida = 83% Ni - 17% Cu. 6.2 Para el problema anterior, use la regla de la palanca inversa para determinar las proporciones de las fases líquidas y sólidas presentes en la aleación. Solución: De la figura 6.2, los valores medidos de CL y CS son: CL = 5 mm, CS = 12 mm. Proporción de fase líquida = 12 / (12 + 5) = 12/17 = 0.71 Proporción de fase sólida = 5/17 = 0.29 6.3 Utilizando el diagrama de fase de plomo-estaño en la Figura 6.3, determine las composiciones de fase líquida y sólida para una composición nominal de 40% de Sn y 60% de Pb a 204 ° C (400 ° F). Solución: De la Fig. 6.3, las composiciones se observan de la siguiente manera: Composición en fase líquida = 56% Sn - 44% Pb. Composición de la fase α = 18% Sn - 82% Pb. 6.4 Para el problema anterior, use la regla de la palanca inversa para determinar las proporciones de las fases líquidas y sólidas presentes en la aleación. Solución: A partir de la figura 6.3, los valores medidos de CL y CS son: CL = 10.5 mm, CS = 15 mm. Proporción de fase líquida = 15 / (15 + 10.5) = 15 / 25.5 = 0.59 Proporción de fase α = 10.5 / 25.5 = 0.41 6.5 Usando el diagrama de fase de plomo-estaño en la Figura 6.3, determine las composiciones de fase líquida y sólida para una composición nominal de 90% de Sn y 10% de Pb a 204 ° C (400 ° F). Solución: De la Fig. 6.3, las composiciones se observan de la siguiente manera: Composición en fase líquida = 78% Sn - 22% Pb. Composición de la fase β = 98% Sn - 2% Pb. 6.6 Para el problema anterior, use la regla de la palanca inversa para determinar las proporciones de las fases líquidas y sólidas presentes en la aleación. Solución: De la figura 6.3, los valores medidos de CL y CS son: CL = 7.8 mm, CS = 4.2 mm. Proporción de fase líquida = 4.2 / (13) = 0.32 Proporción de fase α = 7.8 / 13 = 0.68
6.7 En el diagrama de fase de carburo de hierro y hierro de la Figura 6.4, identifique la fase o fases presentes a las siguientes temperaturas y composiciones nominales: (a) 650 ° C (1200 ° F) y 2% de Fe3C, (b) 760 ° C ( 1400 ° F) y 2% de Fe3C, y (c) 1095 ° C (2000 ° F) y 1% de Fe3C. Solución: (a) carburo de hierro alfa +, (b) carburo de hierro gamma +, y (c) gamma.
