Difusión

Acero C Si Mn P S Cr Fe % AISI 5155 0.51-0.59 0.15-0.35 0.70-0.90 0.35 Max 0.40 Máx EL RESTO AISI 5160 0.56-0.64 0.75-1.0 Perfil de dureza escala Rockwell C Evento Barra 1 Barra 2 Barra 3 1 43.0 40.4 48.7 2 43.2 40.0 46.6 3 41.4 45.9 4 42.1 47.3 5 43.5 42.4 47.4 6 44.1 42.8 7 43.8 47.2 8 44.2 41.9 46.1

Los átomos se mueven de una manera predecible , con ello se eliminan diferencias de concentración La razón de movimiento está relacionada con la temperatura o energía térmica , mediante la ecuación de Arrhenius C0 = constante del material R = constante de los gases (1.987 cal/mol K) T = Temperatura absoluta [K] Q = Energía de activación [cal/mol]

Mecanismos de difusión Hay dos mecanismos importantes mediante los cuales se difunden los átomos

Velocidad de difusión La velocidad a la que difunden los átomos puede ser medida mediante el flujo J La ecuación de Fick determina el flujo neto de átomos (1ª ley de Fick) Tipos de difusión Difusión volumétrica Difusión en los límites de grano Difusión en superficies J = Flujo [átomos/cm2 s] D = Difusividad o coeficiente de difusión [cm2 s] = gradiente de concentración [átomos/cm3 cm]

Coeficiente de difusión El coeficiente de difusión D esta relacionado con la temperatura de acuerdo a la ecuación de Arrhenius: D0 = constante para un sistema de difusión dado R = constante de los gases (1.987 cal/mol K) T = Temperatura absoluta [K] Q = Energía de activación [cal /mol]

Perfil de composición (2ª ley de Fick) La 2ª ley de Fick describe el estado dinámico de la difusión de los átomos Cs = concentración constante de los átomos a difundir en la superficie Co= concentración inicial en el material Cx = concentración del átomo en difusión en una posición x por debajo de la superficie después de un tiempo t D = Coeficiente de difusión

La superficie de un acero que contiene 0 La superficie de un acero que contiene 0.1% de carbono debe endurecerse por carburación. En la carburación, el acero se coloca en una atmósfera que le proporcionará 1.2% de C en la superficie a temperatura elevada. El carbón se difunde desde la superficie hacia el interior del acero. Para conseguir propiedades óptimas, el acero debe contener 0.45% de C a una profundidad de 0.2 cm por debajo de la superficie. Diseñe el tratamiento térmico de carburización para producir estas propiedades . La temperatura deberá ser al menos de 900°C. El hierro tiene una estructura FCC.