Fundamentos Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 4th Edition CAPÍTULO 6: Propiedades mecánicas de metales I Fecha de Entrega de Ensayo según Normas APA: 26-Abril-2019. Número máximo de integrantes de Grupo: dos estudiantes. Por favor Leer el Capítulo 6 del Libro en referencia, atender las explicaciones en Clase, visualizar los videos y presentaciones adjuntas adjuntas para dar respuesta al siguiente cuestionario: cuestionario: Bajar el Libro: https://www.pdfd https://www.pdfdrive.com/fundament rive.com/fundamentos-de-la-ciencia-e-i os-de-la-ciencia-e-ingenier%C3%ADa-dengenier%C3%ADa-de-materialesmateriales4th-edition-fundamentos-de-la-ciencia-e-d33965808.html 6. Solidificación e imperfecciones cristalinas.
6.13 PROBLEMAS Las respuestas a los problemas marcados con asterisco, se encuentran al final del libro. 6.1 ¿Cómo se fabrican las aleaciones metálicas mediante los procesos de fundición? 6.2 Distinga entre productos de forja y productos de fundición. 6.3 ¿Por qué los lingotes de fundición primero se laminan en caliente en lugar de hacerlo en frío? 6.4 ¿Qué tipo de tratamiento tratamiento se aplica a una chapa de metal después de laminarla en caliente y en “tibio”?
¿Con qué intención? 6.5 Calcule el porcentaje de reducción en frío después de la laminación de una chapa desde 0.40 pulgadas de espesor hasta 0.025 pulgadas. *6.6Una chapa de latón con 70% Cu-30% Zn de 0.0955 cm de espesor se lamina en frío hasta reducir 30 por ciento el espesor. ¿Cuál será el espesor final de la chapa? 6.7 Una chapa de aleación de aluminio se lamina en frío 30 por ciento hasta un espesor de 0.080 pulgadas. Si se lamina de nuevo en frío hasta un espesor final de 0.064 pulgadas, ¿cuál será el trabajo en frío total aplicado? 6.8 Describa e ilustre los siguientes procesos de extrusión: a) extrusión directa y b) extrusión indirecta. ¿Cuál es la ventaja de cada proceso? 6.9 ¿Qué proceso del problema de ejemplo 6 . 8 se usa comúnmente? ¿Qué metales o aleaciones suelen extruirse? 6.10Describa los procesos de forja. ¿Qué diferencia hay entre la forja a martillo y la forja con prensa? 6.11 ¿Cuál es la diferencia entre forja con matriz abierta y forja con matriz cerrada? Ilustre. Dé un ejemplo de un producto metálico producido para cada proceso. 6.12Describa el proceso de trefilado. ¿Por qué es necesario asegurar la limpieza y lubricación adecuadas del alambre durante el trefilado? *6.13Calcule el porcentaje de reducción en frío cuando se trefila un alambre de aluminio desde 5.25 mm hasta 2.30 mm de diámetro. *6.14Un alambre de 99.5 por ciento de cobre y 0.15 pulgadas de diámetro se trefila en frío con 30 por ciento de reducción. ¿Cuál será el diámetro final del alambre? 6.15Un alambre de latón se trefila en frío 25 por ciento hasta un diámetro de 1.10 mm, y se trefila de nuevo hasta 0.900 mm. ¿Cuál será el porcentaje total de reducción? 6.16Distinga entre deformación elástica y plástica.
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6.17Defina tensión convencional. ¿Qué unidades se utilizan comúnmente en Estados Unidos y en el SI de unidades? 6.18Calcule la tensión convencional en el SI de unidades aplicadas sobre una barra de 2.00 cm de diámetro que soporta una carga de 1 300 kg. *6.19Calcule la tensión convencional convencional en el SI de unidades que actúa en un pasamanos de 15 cm de longitud y una sección transversal de 4.25 mm × 12.0 mm que soporta una carga de 5 000 kg. *6.20Calcule la tensión convencional en el SI de unidades que actúa sobre un pasamanos de 25 cm de longitud y una sección transversal de 9.00 mm × 4.00 mm que soporta una carga de 3 500 kg. 6.21Calcule la tensión convencional en unidades de Estados Unidos que actúa sobre barra redonda de 0.400 pulgadas de diámetro que soporta una fuerza de 1 500 lb. 6.22 ¿Cuál es la relación r elación entre deformación convencional convencional y porcentaje de alargamiento? *6.23Una probeta de tracción de latón de cartuchería tiene una sección transversal de 0.320 pulgadas × 0.120 pulgadas y una longitud de calibración de 2.00 pulgadas. Calcule la deformación convencional ocurrida durante el ensayo si la distancia final ocurre entre marcas de 2.35 pulgadas. 6.24Una barra redonda de 0.505 pulgadas de diámetro de una aleación de aluminio se ensaya a tracción hasta la fractura. Si el diámetro final de la zona de fractura es de 0.440 pulgadas ¿cuál será la estricción de la muestra? 6.25 Se obtuvieron los siguientes datos de tensión-deformación en un acero con 0.2% de carbono. a) Dibuje la curva tensión-deformación. b) Determine la resistencia a la tracción del acero. c) Determine el porcentaje de alargamiento a fractura. 6.26Dibuje los datos del problema de ejemplo 6.25 como tensión convencional (MPa) frente a deformación convencional (mm/mm) y determine la resistencia a la tracción del acero. 6.27 Se obtuvieron los siguientes datos de tensión-deformación al inicio de un ensayo de tracción t racción de un acero con 0.2% de carbono. a) Con estos datos, dibuje la correspondiente curva tensión-deformación convencional. convencional. b) Determine el límite elástico de 0.2 por ciento de este acero. c) Determine el módulo de elasticidad de este acero. (Nótese que estos datos sólo corresponden a la parte inicial de la curva tensión deformación.) *6.28Dibuje los datos del problema de ejemplo 6.27 como tensión convencional (MPa) frente a deformación convencional (mm/mm) y determine el límite elástico de 0.2 por ciento del acero. *6.29Una barra de 0.505 pulgadas de diámetro de una aleación de aluminio se somete a una carga de 25 000 lb. Si el diámetro de la barra es de 0.490 pulgadas a esta carga, determine a) la tensión y la deformación convencionales convencionales y b) la tensión t ensión y deformaciónreales. 6.30Una barra de 20 cm de longitud y 0.250 cm de diámetro está cargada con 5 000 N de peso. Si el diámetro decrece hasta 0.210 cm, determine a) la tensión y la deformación convencionales a esta carga y b) la tensión y la deformación reales a esta carga. 6.31Defina la dureza de un metal. 6.32 ¿Cómo se determina la dureza de un material mediante un durómetro? 6.33 ¿Qué tipo de penetradores se utilizan en a) el ensayo de dureza Brinell, b) dureza Rockwell C y c) dureza Rockwell B? 6.34 ¿Qué son las bandas de deslizamiento y las líneas de deslizamiento? ¿Qué causa la formación de las bandas de deslizamiento en la superficie del metal? 6.35Describa el mecanismo de deslizamiento que permite que un metal se deforme plásticamente sin llegar a la fractura. 6.36 ¿Por qué se produce usualmente el deslizamiento en metales en los planos de máxima compactibilidad? 6.37 ¿Por qué usualmente se produce el deslizamiento en las direcciones de máxima capacidad? 6.38 ¿Cuáles son los primeros planos y direcciones de deslizamiento en metales FCC?
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*6.39 En la red cristalina FCC, ¿cuáles son los cuatro planos de deslizamiento y las tres direcciones de deslizamiento principales? 6.40 ¿Cuáles son los planos y direcciones de deslizamiento principales principales en los metales BCC? 6.41 ¿Cuáles son los planos y direcciones de deslizamiento principales principales en los metales HCP? 6.42 Además de los planos basales, ¿qué otros planos de deslizamiento son importantes para metales HCP con una relación c/a baja? 6.43 ¿Qué es la tensión t ensión de cizalladura crítica de un monocristal de metal puro? 6.14 PROBLEMAS EN LA SELECCIÓN DE MATERIALES Y DISEÑO 1. a) ¿Cómo podría fabricar grandes hélices para buques? b) Seleccione un material adecuado para esta aplicación. Razone su elección. 2. a) Nombre cinco componentes que estén fabricados por fundición. b) ¿Por qué la fundición es tan popular? 3. Si tuviera que hacer un componente de plata, oro u otro metal precioso ¿qué proceso utilizaría? ¿Por qué? 4. Si tuviera que fabricar sólo dos unidades de un componente metálico particular, ¿qué proceso seleccionaría? 5. Considere la fundición de un tubo de paredes finas fabricado con fundición férrica. Si el proceso de fundición se controla de tal modo que la solidificación tenga lugar desde la pared interior del tubo hacia afuera, las capas exteriores se contraerían durante la solidificación y ejercerían una tensión residual compresiva sobre las paredes interiores. a) ¿Cuál es la ventaja de desarrollar tensiones residuales compresivas? b) Proponga un proceso que permita las condiciones de solidificación solidificación deseadas. 6. Considere la colada de un cubo y de una esfera del mismo m ismo volumen y del mismo metal. ¿Cuál solidificaría más rápido? ¿Por qué? 7. En el proceso de laminación, la selección del material del rodillo de laminación es crítico. a) A partir de su conocimiento del proceso de laminación en frío y en caliente, responda: ¿qué propiedades debe tener el material del rodillo? b) Seleccione un material apropiado para esta aplicación. 8. Diseñe un proceso para producir barras de gran longitud y sección en H de acero (indique frío o caliente si es el caso). Dibuje un esquema que muestre ese proceso. 9. ¿Qué proceso elegiría para fabricar una rueda de ferrocarril (indique frío o caliente, si es el caso)? Justifique su elección. 10. Cuando se fabrican formas complejas utilizando forja en frío y operaciones de laminación, las propiedades propiedades mecánicas del material tales como el límite elástico y la resistencia a la tracción varían según sea la zona y dirección del componente donde se miden. a) ¿Cómo explicaría esto desde un punto de vista microscópico?, b) ¿Ocurrirá durante la forja o laminación en caliente? Razone su respuesta.
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11. ¿Qué proceso elegiría para producir barra corrugada como la que se utiliza en el hormigón armado (indique frío o caliente, si es el caso)? 12. Si tuviera que elegir un material con la menor deformación elástica posible para la construcción de un brazo de robot (importante para el correcto posicionamiento del brazo) y el peso no fuera un criterio crítico, ¿qué material de entre los que se muestran en la figura 6 . 25 elegiría? ¿Por qué? 13. Debe seleccionar un material para la construcción de un engranaje industrial de entre los de la figura 6 . 25. 2 5. La tenacidad es el criterio principal. ¿Qué material escogería? 14. Para una determinada aplicación debe utilizarse una barra de cobre de una pulgada de diámetro. Usted tiene barras de cobre de distintas secciones transversales, todas ellas totalmente recocidas y con un límite elástico de 10 ksi. El material final debe tener un límite elástico de al menos 30 ksi y un alargamiento de al menos 20 por ciento. Diseñe un proceso que permita obtener estos requerimientos. Utilice la figura 6 . 45 para la solución.
BIBLIOGRAFIA Texto Guía Askeland 1, Donald Donald R. Ciencia e ingeniería ingeniería de los materiales, 6ª Edición. Edición. Iberoamericana, Iberoamericana, México, 2004. Cengage Learing. Textos complementarios Smith, William Will iam F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, Cuarta edición, Mc GrawHill, Madrid, 2006. Mangonon Pat L. Ciencia de Materiales, selección y Diseño. Prentice Hall. Shackelford, James. Introduccion a la ciencia de Materiales para Ingenieros. Ed. Prentice Hall. Martin, Nuria. Ciencia de Materiales Materiales para Ingenieros. Prentice - Hall Hispanoamericana. Hispanoameri cana. Bibliografía en segunda lengua Callister William Willi am D., Jr. “Materials Science and engineering an introduction” Fourth Edition. Edit. Wiley. Askeland, D. The science science and engineering engineering of materials. materials. Cengage Cengage Learningr. Learningr. 2010 Smith, William F. Fundamentals of Materials Science and Engineering. 5th Edition. McGrawHill.2009.
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