Difusión

DIFUSIÓN

Taller
Suponga que usted quiere mejorar la resistencia de degaste de una pieza AISI/SAE 1015 por medio de un proceso de carburización.
En los resultados obtenidos se espera alcanzar0,75%wt de C a una profundidad de 0,65 mm. La temperatura del horno del proceso puede fluctuar entre 1000° C y 1200 ° C, y la variación de la concentración de la atmósfera del horno se encuentra en elrango de 1,2%wt C y 1,4%wt C.

Datos:
* Co = 0,15% wt C.
* Cx= 0,75% wt C.
* X= 0,65 mm = 6,5x10-4 m.
* R= 8,314 J/(mol.K)

* T= 1000 °C = 1273 K
1200 °C= 1473 K

* Cs=1,2%wt C
1,4%wt C

Procedimiento:
1) Ecuación 1: Erfz= 1- Cx-CoCs-Co
2) Ecuación 2: m= y2-y1z2- z1
3) Luego: m= y2-yz2- z
4) Despejando z : z= z2- y2-ym
5) Ecuación3: D=Doe-QRT
6) Ecuación 4: z= x2DT
7) Despejando t: t= x24z2D

Solución ejercicio:
* Proceso a una temperatura de 1000° C (1273 K):

* Cs = 1,2%wt C

Erf(z) = 1 –0,75-0,151,2-0,15
Erf(z) = 0,42857

m= 0,4755-0,42840,45-0,4 = 0,942

z= 0,45- 0,4755-0,428570,942 = 0,4

D= (2x10-5 m2/s). e-142000 J/mol8,314Jmol.K 1273 K
D= 2,9797x10-11 m2/s

t= (6,5x10-4m)24(0,4)2(2,9797x10-11m2s)

Tiempo: 22155,12468 seg. = 6,1542 horas.
* Cs= 1,4 %wt C
Erf(z) = 1 – 0,75-0,151,4-0,15
Erf(z) = 0,52

m= 0,5205-0,47550,5-0,45 =0,9

z= 0,5- 0,5205-0,520,9 =0,49944

D= 2,9797x10-11 m2/s

t= (6,5x10-4 m)24(0,4994)2(2,9797x10-11m2s)

Tiempo = 14213.37142 seg = 3,948 horas

* Proceso a una temperatura de 1200° C (1473 K):

* Cs= 1,2%wt CErf(z) = 1- 0,75-0,151,2-0,15
Erf(z)= 0,42857

Z=0,4
D= (2x10-5 m2/s). e-142000 J/mol8,314Jmol.K 1473 K
D= 1,8422x10-10 m2/s

t= (6,5x10-4 m)240,42(1,8422x10-10 m2s)

Tiempo= 3583,521 seg =59,725 min

* Cs= 1,4%wt C

Erf(z) = 1- 0,75-0,151,4-0,15
Erf(z) = 0,52

z= 0,49944

D= 1,8422x10-10 m2/s

t= (6,5x10-4 m)24(0,4994)2(1,8422x10-10 m2s)

Tiempo= 2298,967 seg = 38,316...