Difusion 1

Transformaciones de fases

Enseñanza experimental
Informe de

Determinación del coeficiente de difusión del C en Austenita mediante una descarburización simple.

Objetivos
Realizar la descarburización de un acero de alto carbono (Wi)
* Obtener los valores del coeficiente de difusión del C en un acero en base a los principios teóricos de difusión en soluciones sólidas.
DesarrolloLa profesora nos asignó una pieza de acero para herramientas (W1) (ligeramente arriba de 1% de carbono enfriada en H2O) de antemano sabemos que tiene estructura globular por lo que es difícil la difusión, la cual colocamos en la mufla a una temperatura determinada.
En una mufla colocamos 3 piezas a 850°C, otras 3 piezas a 950 °C y finalmente otras 3 a 1000 °C iba a ser a 1050°C pero la muflaya no quizo aumentar más la temperatura. Una vez que transcurrió el tiempo requerido de la pieza la saqué de la mufla, le quite la capa de óxido que resultó de la reacción del carbono con el O2 del aire y la deje enfriar a Tamb (al equilibrio).
Posteriormente corté mi pieza lentamente para no elevar demasiado la temperatura cuidando de que fuera a la mitad para poder realizar el análisisde la capa descarburada.


Una vez montada la lijé con el juego de lijas adecuado cuidando de que no se me formaran planos (240, 320,400 ,600 además de 1000 y 1200), ya que en la orilla de la probeta se contabiliza lo que se está descarburando y una vez lista la ataqué con Nital al 2 %.
Se pulieron en paño grueso y fino con alúmina y se llevó al microscopio en donde tomamos la micrografía,posteriormente con el ocular de rejilla medimos la capa descarburada.
A mí se me asignó la pieza de comparación con las demás piezas que tuvieron lugar a un tratamiento térmico.

Resultados
Datos experimentales

Tabla 1.Promedios en la medición de capas descarburadas a un aumento de 100 X en rayas
T (°C)/t (hr) | 850 | 950 | 1000 |
2 | 13.6 | 33.6 | 42.8|
3 | 24.1 | 50 | 51 |
4 | 30.7 | 55.4 | 61.7 |

Tabla 2.Promedios en la medición de capas descarburadas a un aumento de 100 X en cm, sabiendo que una raya = 0.01mm = 1x10-3cm
T (°C)/t (hr) | 850 | 950 | 1000 | |
2 | 0.0136 | 0.0336 | 0.0428 | |
3 | 0.0241 | 0.05 | 0.051 | |
4 | 0.0307 | 0.0554 | 0.0617 | |
| | | | |

Cálculos para obtener D (cm2 /s)
Tabla 3. Dpara 3 diferentes temperaturas y a 3 diferentes tiempos

T (K)/t (s) | 1123.15 | 1223.15 | 1273.15 |
7200 | 4.77276E-09 | 2.9132E-08 | 4.72286E-08 |
10800 | 9.99158E-09 | 4.30071E-08 | 4.47446E-08 |
14400 | 1.21601E-08 | 3.95987E-08 | 4.9117E-08 |
Promedio | 8.97482E-09 | 3.72459E-08 | 4.70301E-08 |

Gráfica 1. Capa descarburada v.s Temperatura

Gráfico2.Capa descarburada vs tiempoGráfica 3. LnDv.s 1/T

Obtención de D0
Realizando la regresión lineal del gráfico 3.Encontramos la ecuación de la recta
Y=-16432X-3.844el coeficiente de correlación es cercano a 1 lo que me indica que la dispersión no es muy grande y la ecuación es confiable.
La ecuación de la recta se representa de la siguiente manera y=mx+b
En este caso la ecuación se representa de la siguientemanera
Ln D= -QR1T Ln Do
Donde Y=Ln D
m =-QR
x =1T
b = Ln Do
Por lo tanto si Ln Do =-3.844 (extrapolando en la gráfica se encuentra éste valor porque es la ordenada al origen) aplicando exponencial de ambos lados me queda
Do = e-3.844 = 0.02140779866cm2 /s
Obtención de Q
Mediante la ecuación de la recta obtenida anteriormente sabemos que m =-QRdespejamos a Q y
Q= 32650.384cal /mol

Datos teóricos
Buscando en la literatura encuentro
D0 = 1 x 10 -5 m2s = 0.1 cm2/s
Q= 32. 4 kcalmol =32400 cal /mol
Despejamos de la siguiente ecuación 1.16=x2Dt y nos queda la siguiente expresión x=2.32 Dt para calcular a X.
Cálculo de X para los 3 primeros valores de la tabla

X=2.32( 4.953077416 x 10 -8cm2s)(7200 s) = 0.04381187008 cm

X=2.32(...