Gua Ejercicios de Difusin Ayudanta

1. Un acero con una estructura cristalina BCC que contiene 0,001% de N se nitrura

a 550C durante 5 horas. Si el contenido de nitrgeno en la superficie del acero

es 0,08%, determine el contenido de nitrgeno a 0,25 cm de la superficie.

2. En Un horno a 1100 C, se difunde fsforo en una oblea de silicio sin contenido

previo de fsforo. Si la concentracin de fsforo en la superficie es de 1 x 1018

tomos/cm3 y su concentracin a 1 m de la superficie es de 1,5 x 1016

tomos/cm3

a) Cunto tiempo ha durado la difusin si D = 3 x 10-14 cm2/s? b) Si el coeficiente de difusin fuera de 1,5 x 10-13 cm2/s a qu profundidad

en micrones, encontraramos una concentracin de fsforo de 1 x 1016 tomos/cm3?

3. Si se difunde aluminio en una oblea de silicio, sin contenido previo de aluminio, a la temperatura de 1100 C durante 6 horas.

c) Cul es la profundidad por debajo de la superficie donde la concentracin es de 1016 tomos/cm3? La concentracin en la superficie es de 1018 tomos/cm3 de aluminio y el coeficiente de difusin es de 2 x 10-12 cm2/s.

d) Si el coeficiente de difusin fuera de 1 x 10-11 cm2/s qu concentracin

de aluminio habra a 5 m de profundidad?

4. Se trata a 450 C una aleacin de hierro y carbono con una concentracin inicial

uniforme de 0,25% en peso de carbono. Si la concentracin del carbono de la

superficie se mantiene a 1,2% Cunto tiempo se necesita para conseguir un

contenido de carbono del 0,8% a 0,5 mm de profundidad? El coeficiente de

difusin del carbono en el hierro a esta temperatura es de 1,6 x10-11 m2/s.

5. Se calienta a 912 C hierro que contiene 0,05% de C, dentro de una atmsfera

que produce 1,20% de C en la superficie, y se mantiene as durante 24 horas.

Calcular el contenido de carbono a 0,05 cm bajo la superficie, si:

a) el hierro es BCC

b) el hierro es FCC. Explique la diferencia.

6. Un acero con 0,7% de carbono debe funcionar a 970 C en un ambiente oxidante

donde el contenido de carbono en la superficie es cero. Solo los 0,03 cm de la

parte externa del acero pueden bajar de 0,65% de carbono. Cul es el tiempo

mximo a la que puede operar este acero en estas condiciones? Si la temperatura

de operacin disminuye a 925 C aumenta o disminuye el tiempo de operacin

de este acero?

7. Un acero con 0,8% de carbono debe funcionar a 950 C en un ambiente oxidante

donde el contenido de carbono en la superficie es cero. Solo los 0,02 cm de la

parte externa del acero pueden bajar de 0,75% de carbono. Cul es el tiempo

mximo a la que puede operar este acero en estas condiciones? Si la temperatura

de operacin aumenta a 1100 C aumenta o disminuye el tiempo de operacin

de este acero?