problemas diagramas

MQUINAS NAVALES CTM CURSO 2006/07

Tema 7 Diagramas de Fase PROBLEMAS BSICOS

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NOTA: Al final de la relacin se incluyen los DF necesarios para la resolucin de los problemas

1) Una aleacin 30% en peso de Ni-70% en peso de Cu se calienta hasta la regin en que coexisten la fase slida y la fase lquida. Si la composicin de la fase es 40% en peso de Ni, determinar, haciendo uso del diagrama Cu-Ni: a) Temperatura de la aleacin b) Composicin de la fase lquida c) Fracciones de las dos fases

(SOL: a) 1233C, b) 28% Ni, c) W=0.17, WL=0.83)

2) Una aleacin Cu-Ni con un 60% en peso de Ni se enfra lentamente desde 1400C hasta 1200C. a) A qu temperatura empieza a formarse slido? b) Cul es la composicin de esa fase slida? c) A qu temperatura solidifica el ltimo lquido? d) Cul es la composicin de esa ltima fraccin lquida?

(SOL. a) 1350C, b) 70% Ni, c) 1310C, d) 48% Ni)

3) A partir de las curvas de enfriamiento de aleaciones Cu-Au de diferente composicin, se determinan las siguientes temperaturas de lquidus y slidus:

% en peso de Au Temp. slidus (C) Temp. lquidus (C)

0 1085 1085

20 1019 1042

40 972 996

60 934 946

80 911 911

90 928 942

95 974 984

100 1064 1064

A partir de esos datos, y sabiendo que el sistema Cu-Au presenta solubilidad total en estado slido, representar el diagrama de fases, nombrando cada regin.



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4) La tabla a continuacin recoge las temperaturas de slidus y lquidus para

el sistema germanio-silicio.

% en peso de Si Temp. de slidus (C) Temp. de lquidus (C)

0 938 938 10 1005 1147 20 1065 1226 30 1123 1278 40 1178 1315 50 1232 1346 60 1282 1367 70 1326 1385 80 1359 1397 90 1390 1408 100 1414 1414

a) Representar el diagrama a partir de ellas y nombrar cada regin. b) Describir cualitativamente el desarrollo microestructural de una

aleacin Ge-Si con un 25% en peso de Si, durante el enfriamiento desde 1350C hasta 1000C. Indicar la temperatura a la que aparece el primer slido, su composicin, la temperatura a la que desaparece el ltimo resto de lquido y su composicin. Indicar, as mismo, las fases presentes y su proporcin, en % en peso, a 1150C

5) Una aleacin Cu-Ag con un 90% en peso de Ag se calienta hasta una temperatura en la que coexisten la fase y la fase lquida. Si la composicin de la fase lquida es del 85% en peso de Ag, determinar: a) La temperatura de la aleacin b) La composicin de la fase c) Las proporciones en peso de cada fase

(SOL. a) 840C, b) 95% Ag, c) WL=W=0.5)

6) A partir del diagrama de fases Cu-Ag, describir cualitativamente el desarrollo microestructural del enfriamiento de una aleacin al 40% en peso de Ag, desde 1100C hasta 700C. Incluir la curva de enfriamiento correspondiente. Indicar las fases presentes, su proporcin y composicin en % en peso a 850C, y justo por encima y por debajo de 780C (780C+y 780C-).

Calcular la densidad de la aleacin, justo cuando solidifica completamente, es decir, a 780C-. Considerar para ello la densidad de la Ag 10.5 g/cm3 y la del Cu 8.96 g/cm3.



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7) A partir del diagrama de fases Ag-Pt, describir cualitativamente el desarrollo microestructural del enfriamiento de una aleacin al 70% en peso de Pt, desde 1700C hasta 1100C. Contestar a las siguientes cuestiones: a) A qu temperatura aparece la primera fase slida? b) Cul es su composicin? c) A qu temperatura desaparece el ltimo resto de lquido? d) Cul era la composicin de ese lquido? e) Fases presentes, composicin y proporcin, en % en peso, en el material

justo despus de solidificarse completamente (SOL. a) 1550C, b) 94% Pt, c) 1164C, d) 31.3% Pt, e) ss Pt en Ag (55.3 % Pt), 0.55 % en peso, y ss Ag en Pt (88.4% Pt), 0.45% en peso)

8) A partir del diagrama de fases Mg-Si, describir cualitativamente el

desarrollo microestructural del enfriamiento de una aleacin que contiene un 80% en peso de Si, desde 1300C hasta 700C. Contestar a las siguientes cuestiones:

a) Determinar las fracciones en peso de las fases presentes a 700C b) Determinar las fracciones en peso de Si primario y constituyente

eutctico c) Determinar la fraccin de Si eutctico

(SOL. a) WSi=0.68, WMg2Si=0.32, b) WSi prim=0.53; WEut=0.47, c) WSi Eut=0.15)

9) A partir del diagrama de fases Cu-Mg, describir cualitativamente el

desarrollo microestructural del enfriamiento de una aleacin al 30% en peso de Mg, desde 900C hasta 500C, incluyendo la curva de enfriamiento. Contestar a las siguientes cuestiones:

a) A qu temperatura aparece la primera fase slida? Cul es su composicin? b) A qu temperatura desaparece el ltimo resto de lquido?

c) Fases presentes, proporcin y composicin en % en peso, en ese momento en que desaparece todo el lquido



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10) Dos metales A y B, con temperaturas de fusin de 340C y 250C respectivamente, forman un sistema binario que presenta solubilidad total en estado lquido e insolubilidad total en estado slido, con una transformacin isotrmica a 144C. La aleacin cuya composicin en peso es de 40% B-60% A est formada por una sola fase lquida inmediatamente por encima de 144C, mientras que por debajo de esta temperatura presenta dos fases ntimamente unidas. Se pide:

a) Construir el diagrama de fases del sistema binario A-B b) Definir las fases presentes para la aleacin 40% B-60% A, su

microestructura a Temp. ambiente y calcular la densidad de la misma

c) Estudiar la curva de enfriamiento, las fases, composicin, proporcin relativa y constituyentes estructurales a las temperaturas de 250 y 20C para la aleacin de composicin 80% en peso de B

d) Repetir el apartado anterior para una aleacin del 10% en peso de B a las temperaturas de 200 y 20C

e) Analizar la diferencias entre ambas aleaciones

11) El metal A funde a la temperatura de 340C y el metal B a 250C. A 200C ambos forman un eutctico cuya composicin es de 62% en peso de B. El metal B se disuelve en A formando una solucin slida terminal con una mxima solubilidad del 19% en peso. As mismo, el A forma una solucin slida terminal con el B con una solubilidad mxima del 3% en peso de A. Ambas soluciones slidas presentan una mxima solubilidad a temperatura ambiente del 1% en peso

a) Construir el correspondiente diagrama de fases del sistema A-B b) Describir la solidificacin mediante la curva de enfriamiento para una

aleacin del 50% en peso de B, indicando las fases en cada etapa. c) Determinar la densidad de esa aleacin al 50% en peso de B, a temperatura

ambiente, partiendo de las densidades de los metales puros: A=11 g/cm3,

B=7 g/cm3 .

d) Estudiar las fases y constituyentes estructurales a 20C, dibujando la microestructura para las aleaciones siguientes: la eutctica del sistema, la aleacin hipoeutctica cuya relacin entre fases es 0.42 y la aleacin hipereutctica cuya relacin entre constituyentes estructurales es 1

12) Un metal A con temperatura de fusin de 1700C, disuelve a 1200C un 20% en peso de otro metal B (cuya temperatura de fusin es de 800C) formando una solucin slida . La composicin de la fase lquida en equilibrio a esta temperatura es el 70% en peso de B, la cual reacciona con la fase slida, formando una nueva fase slida , cuya composicin es del 55% en peso de A. La solubilidad a 600C de B en A es del 10% en peso, y la de A en B del 40% Se pide:

a) Construir el diagrama de fases del sistema A-B entre 1900C y 600C b) Estudiar la aleacin del 50% en peso de B: curva de enfriamiento, fases y

cantidades relativas a 1400, 1200+, 1200-, 1100 y 600C, esquematizando la microestructura en equilibrio.



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Cu-Ni

Cu-Ag



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Cu-Mg

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