(a)

1. ¿Es posible producir un acero AISI 4340 templado en aceite y revenido que tenga un esfuerzo de fluencia mínimo de 1400 MPa y una ductilidad mínima de 43% RA? Si es posible, describa el tratamiento térmico. Si no es posible, explique porque no. • Nombre los constituyentes microestructurales de probetas del acero aleado AISI 4340 que son primero completamente austenizados, y luego enfriados hasta la temperatura ambiente a las siguientes velocidades: • 10°C/seg • (b)1°C/seg • 0,1°C/seg • 0,01°C/seg • Copie el diagrama de transformación isotérmica de un acero 1045, dibuje y nombre sobre el diagrama las líneas (temperatura-tiempo) para obtener las siguientes microestructuras: • 42% ferrita proeutectoide y 58% perlita gruesa • 50% perlita y 50% bainita • 100% martensita • 50% martensita y 50% austenita

5. Usando el diagrama de transformación isotérmica de una aleación Fe-C de composición eutectoide, especifique la naturaleza de la microestructura final (micro-constituyentes presentes y porcentajes aproximados) para una probeta pequeña que ha sido sometida a los siguientes tratamientos térmicos. • En cada caso considere que la probeta se ha calentado hasta 760°C y se ha mantenido a esta temperatura tiempo suficiente para alcanzar la completa homogenización de la estructura austenítica. • Enfriamiento rápido a 350°C, mantenida a esta temperatura por 10.000 segundos y templada hasta temperatura ambiente. • Enfriamiento rápido a 250°C, mantenida a esta temperatura por 100 segundos y templada hasta temperatura ambiente. • Enfriamiento rápido a 650°C, mantenida a esta temperatura por 20 segundos, enfriada rápidamente a 400°C, mantenida por 1000 segundos y templada hasta temperatura ambiente.

6. (c) (a) (b)

7. Describa el procedimiento del tratamiento térmico más simple que se usaría para convertir un acero eutectoide, de una microestructura a otra. • Esferoidita a martensita revenida • Martensita revenida a perlita • Bainita a Martensita • Martensita a perlita • Perlita a martensita revenida • Bainita a martensita revenida • Martensita revenida a esferoidita • El coeficiente de difusión del carbono en la austerita se puede aproximar por la expresión: Dc = 0,2 exp( -33.000 cal/mol/RT) • Evalúe Dc a 920 ºC • ¿Cuánto tiempo se requiere para que la composición C0,5 penetre 1 mm a esta temperatura? • ¿Cuánto tiempo para que penetre 2 mm? • ¿Qué temperatura de tratamiento se requiere para doblar la penetración en un tiempo dado?

8. Una aleación Fe-C austenizada, que inicialmente contenía 0,20 % peso de carbono se cementó a elevada temperatura en una atmósfera tal que la composición en la superficie rápidamente alcanzó 1% peso de carbono. • Si después de un tratamiento de 49,5 horas la concentración de carbono es 0,35% en peso, medida en una posición 4 mm por debajo de la superficie, determine la temperatura a la cual se realizó el tratamiento. • Dibuje el perfil de concentración de carbono • Para mejorar la resistencia al desgaste de un engranaje de acero se quiere realizar un tratamiento de cementación. El acero a cementar es AISI 1020 para el cual la concentración en la superficie se mantiene constante en 1 w/o C. Para que el tratamiento sea efectivo se requiere que la concentración de carbono sea 0,60 w/o C en una posición a 0,75 por debajo de la superficie. El coeficiente de difusión a considerar en el tratamiento está dado como: Do = 2,3x10-5 m2/s y Qd = 148 KJ/mol. Especifique un tratamiento térmico apropiado en términos de temperatura y tiempo en el rango entre 900 ºC y 1050 ºC.

9. Calcule la máxima cantidad de cementitaproeutectoide posible para un acero hipereutectoide. • Las fracciones de los constituyentes proeutéctico y eutéctico en la microestructura de un acero a temperatura ambiente son 0,286 y 0,714 respectivamente. • ¿Cuál es la composición del acero? • Describa el enfriamiento desde 950 ºC hasta temperatura ambiente. Tome las siguientes temperaturas para su análisis: 950 ºC, 800 ºC 700 ºC y temperatura ambiente. • Dibuje esquemáticamente la microestructura, nombre las fases y los constituyentes. • Indique las cantidades relativas de las fases y sus composiciones. • Dibuje la curva de enfriamiento (T vs. t)