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Determinação de taxas de difusão e concentrações de carbono e nitrogênio em ligas de ferro, Notas de estudo de Engenharia de Materiais

Problemas relacionados à determinação de taxas de difusão e concentrações de carbono e nitrogênio em ligas de ferro, utilizando-se dados de difusão para diferentes temperaturas. Os problemas abordam cálculos de pré-exponenciais de difusão e energias de ativação, além de cálculos de concentrações após tratamentos termicos.

Tipologia: Notas de estudo

2018

Compartilhado em 04/04/2018

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CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Nome: Elton Torres Zanoni
1. Determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de
carbono de 0,45%p em uma posição 1,5mm em direção ao interior de uma liga
ferro-carbono contendo inicialmente 0,20%pC. A concentração na superfície deve
ser mantida em 2,20%pC, e o tratamento deve ser conduzido a uma temperatura de
1050ºC. Utilize os dados de difusão para o Fe tabelados.
2. Os coeficiente de difusão do elemento A no elemento B são dados em duas
temperaturas
T(°C) D(m2/s)
750 6,5x10-15
1020 1,3x10-11
a) Determine os valores do pré-exponencial de difusão D0, e a energia de ativação.
b) Qual é o valor de D a 940°C?
3. Um Eng. de Materiais indicou o processo de nitretação como uma forma de
aumentar a dureza superficial de uma peça de ferro. O mesmo indicou realizar o
processo a 680°C. Sabe-se que inicialmente a concentração de nitrogênio no ferro
era zero e que o forno mantém uma concentração de 0,95%. Qual será a
concentração a 0,5mm da superfície após decorridos 5h de tratamento? O
coeficiente de Difusão do nitrogênio no ferro a 730°C é de 2,7X10 ^(-11).
4. Os coeficientes de difusão do elemento A no elemento B são dados a duas
temperaturas:
T (ºC) D(m2/s)
800 6,5x10^-15
1200 2,3x10^-12
A. Determine D0 e Qa
B. Qual a magnitude de D a 1000ºC?
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CIÊNCIA DOS MATERIAIS

Nome: Elton Torres Zanoni

  1. Determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de carbono de 0,45%p em uma posição 1,5mm em direção ao interior de uma liga ferro-carbono contendo inicialmente 0,20%pC. A concentração na superfície deve ser mantida em 2,20%pC, e o tratamento deve ser conduzido a uma temperatura de 1050ºC. Utilize os dados de difusão para o Fe tabelados.
  2. Os coeficiente de difusão do elemento A no elemento B são dados em duas temperaturas

T(°C) D(m2/s)

750 6,5x10-

1020 1,3x10-

a) Determine os valores do pré-exponencial de difusão D0, e a energia de ativação.

b) Qual é o valor de D a 940°C?

  1. Um Eng. de Materiais indicou o processo de nitretação como uma forma de aumentar a dureza superficial de uma peça de ferro. O mesmo indicou realizar o processo a 680°C. Sabe-se que inicialmente a concentração de nitrogênio no ferro era zero e que o forno mantém uma concentração de 0,95%. Qual será a concentração a 0,5mm da superfície após decorridos 5h de tratamento? O coeficiente de Difusão do nitrogênio no ferro a 730°C é de 2,7X10 ^(-11).
  2. Os coeficientes de difusão do elemento A no elemento B são dados a duas temperaturas:

T (ºC) D(m 2 /s) 800 6,5x10^- 1200 2,3x10^-

A. Determine D 0 e Q (^) a

B. Qual a magnitude de D a 1000ºC?

  1. Considere a cementação a 950ºC de uma roda dentada de aço 1020. Calcule o tempo necessário para uma concentração de 0,45% a uma distância de 0,30mm abaixo da superfície. Considere que o teor de carbono na superfície seja de 1,3%.

D0=2,2x10 -5^ m^2 /s

Qa =150000 J/mol