Examen de Ciencia de Materiales (Convocatoria Ordinaria 2020-21) PDF

Nombre:…………………………………………... Puntuación Apellidos:………………………………………….… Grupo:……………………………………………… PREGUNTAS CORTAS 1. Se desea diseñar una pieza metálica de elevada rigidez. Para ello, se puede elegir entre dos materia...

Nombre:…………………………………………... Puntuación Apellidos:………………………………………….… Grupo:……………………………………………… PREGUNTAS CORTAS 1. Se desea diseñar una pieza metálica de elevada rigidez. Para ello, se puede elegir entre dos materiales metálicos desconocidos (A y B). El metal A funde a 600ºC, mientras que el metal B funde a 1000ºC. ¿Qué material elegirías para fabricar la pieza? Razonar la respuesta. (1 Punto) 2.- Las siguientes micrografías muestran la microestructura de 3 tipos de aceros con un contenido en carbono de 0,3%, 0,60 y 1,1% respectivamente. a) Indicar el contenido de carbono correspondiente a cada micrografía. Razonar la respuesta. b) Identificar todos los microconstituyente presentes en cada una de las micrografías. c) Indicar cuál de los tres aceros representados será el más duro y cuál será el más blando. Razonar la respuesta. (2 Puntos) A B C CIENCIA DE MATERIALES. ENERO 2022. 3.- Clasificar las imperfecciones cristalinas y describir brevemente la importancia de cada una desde un punto de vista tecnológico.(1 Punto) 4.-La siguiente imagen representa un tratamiento térmico de temple y revenido. Indicar el resultado (microestructura y propiedades) obtenido tras cada etapa del tratamiento (1 y 2) y cuál es la principal diferencia entre ambos. (1 Punto) CIENCIA DE MATERIALES. ENERO 2022. 5.- Explicar los métodos de fabricación de las cerámicas tradicionales y de las cerámicas técnicas. Indicar un ejemplo de cada tipo de cerámica y un ejemplo de producto de cada una de ellas. (1 Punto) 6. Elegir un material para cada una de las siguientes aplicaciones dando una razón para ello (4 Puntos) Aplicación Requerimientos de diseño Material y clase Razón Cableado eléctrico Cigüeñal CIENCIA DE MATERIALES. ENERO 2022. Vaso Juguetes Nombre:……………………………………………... Puntuación Apellidos:………………………………………….… Grupo:……………………………………………… EJERCICIO 1 Se desea mejorar la resistencia al desgaste de una pieza fabricada en acero con un contenido en carbono de 0,38%. Para ello se considera realizar un tratamiento de nitruración. Se observa que la mejor resistencia al desgaste se obtiene cuando el contenido de nitrógeno en la superficie es de 0,50% y de 0,10% a 0,40mm de profundidad desde la superficie. La pregunta es qué temperatura es la más adecuada para realizar el tratamiento de entre las siguientes: 500ºC ó 575ºC. Sabiendo que la concentración inicial de nitrógeno en el acero es de 0,002%: 1.- ¿Cuál de las dos temperaturas propuestas sería la más apropiada para llevar a cabo el tratamiento? Razonar la respuesta. (2 Puntos) 2.- Para este acero, indicar las fases presentes y su porcentaje a 750ºC, y los microconstituyentes y su porcentaje a temperatura ambiente (20ºC) (2 Puntos) 3.- Dibujar la curva de enfriamiento de este acero indicando el número de fases pesentes y los grados de libertad de cada región (1 Punto) Datos: D0 = 3x10-7 m2/s; Q = 76,150 KJ/mol; R = 8,314 J/mol.K; Δc 1st Fick' s Law : J = −D. Δx C − Cx ⎛ x ⎞ 2nd Fick' s Law : S = fer⎜ ⎟ CS − C 0 ⎝ 2. D.t ⎠ CIENCIA DE MATERIALES. ENERO 2022.  Nombre:…………………………………………... Puntuación Apellidos:………………………………………….… Grupo:……………………………………………… EJERCICIO 2 Un cilindro metálico con un diámetro de 12,7 mm y una longitud de 50,80 mm se somente a un ensayo de tracción obteniéndose el comportamiento tension-deformación de la figura. Utilizando los datos representados en la gráfica, responder a la siguientes cuestiones: 1.- Calcular (a) el modulo elástico y (b) la tension de fluencia. (1 Punto) 2.- Determinar la Resistencia a tracción. (0,5 Puntos) 3.- ¿Qué valor de ductilidad expresada en deformación unitaria presenta este cilindro? (0,5 Puntos) 4.- Si el diámetro final del cilindro es de 10mm, calcular la reducción de área (1 Punto) 5.- Si el cilindro debe soportar una carga en tracción de 45kN, sabiendo que no es admisible que se deforme plásticamente y que la reducción de diámetro no debe superar 5.10-3 mm, ¿es recomendable utilizar este material bajo las condiciones de carga indicadas según las especificaciones descritas? Justificar la respuesta (2 Puntos) CIENCIA DE MATERIALES. ENERO 2022. Datos: ν=0.27 1400 1200 1000 Stress (MPa) 800 600 400 200 0 0 2 4 6 8 10 12 strain (%) CIENCIA DE MATERIALES. ENERO 2022.