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Enunciado

Ciência dos Materiais - Callister - Ciência e Engenharia de Materiais. Uma Introdução- Ed: 8º - Capítulo 5.Perguntas e Problemas - Ex. 30

A superfície externa de uma engrenagem de aço deve ser endurecida, aumentando o seu teor de carbono. O carbono é para ser fornecido a partir de uma atmosfera externa rica em carbono, mantida a uma temperatura elevada. Uma difusão o tratamento térmico a 850 ° C (1123 K) por 10 min aumenta a concentração de carbono para 0,90% em peso na posição 1,0 mm abaixo da superfície. Estimar o tempo de difusão necessário a 650 ° C (923 K) para atingir essa mesma concentração também a uma posição de 1,0 mm. Suponha que o teor de carbono na superfície seja o mesmo para os dois tratamentos térmicos, o que é mantido constante. Use os dados de difusão na Tabela 5.2 para difusão C em α-Fe.

Passo 1

Para calcular o tempo de difusão, vamos usar a relação abaixo:

D 850 t 850 = D 650 t 650

Agora devemos achar os valores de D850 e D650:

D 850 = e x p e x p   - 80000 8,31 × ( 850 + 273   )    

D 850 =   1,17   ×   10 - 10   m   ²   / s  

D 650 = e x p e x p   - 80000 8,31 × ) 650 + 273 )    

D 650 =   1,83   ×   10 - 11   m   ²   / s  

Passo 2

Agora podemos achar o tempo t650, igualando aquela primeira equação que vimos:

t 650 =   D 850 × t 850 D 650  

t 650 =   1,17   ×   10 - 10 × 10 1,83   ×   10 - 11  

t 650 = 64 min

Resposta

t 650 = 64 min

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