1

Selectividad Materiales 2016-2017 1. A

Ejercicio 1.- Una probeta cilíndrica maciza de 50 cm de longitud está fabricada con un acero de límite elástico 300 MPa y de módulo de elasticidad 240 GPa. a) Calcule el diámetro mínimo para que la probeta no se alargue más de 0,5 mm si se somete a una carga de 12,5 kN (1 punto). b) Determine si se producirá deformación plástica en otra probeta del mismo material con un diámetro de 10 mm y una carga aplicada de 30 kN (1 punto). c) Explique brevemente en qué consiste la fatiga de un material (0,5 puntos).

1. B

Ejercicio 1.- Se realiza un ensayo Brinell con una bola de acero de 5 mm de diámetro sobre una pieza que tiene una constante de proporcionalidad de 35 kp/mm

2

, produciendo una huella con un diámetro de 3 mm. a) Calcule el área del casquete esférico producido (1 punto). b) Determine la carga aplicada (1 punto). c) Explique la diferencia entre resiliencia y tenacidad (0,5 puntos).

2. A

Ejercicio 1.- Una barra de 20 cm de longitud y sección cuadrada de 1 cm de lado está sometida a una fuerza de tracción de 8000 N, siendo su módulo de elasticidad E = 2·10

6

N/cm2

y su límite de elasticidad 100 MPa.

a) Calcule la tensión y el alargamiento de la barra (1 punto). b) Si la carga fuera 12000 N, ¿su deformación sería permanente? Justifique la respuesta (1 punto). c) Explique brevemente en qué consiste la corrosión electroquímica (0,5 puntos).

2. B Ejercicio 1.- En un ensayo de dureza Brinell se ha obtenido un valor de 150 HB. En dicho ensayo se utiliza como penetrador una bola de 10 mm de diámetro. La huella producida tiene un diámetro de 2,88 mm. a) Calcule la carga aplicada en el ensayo (1 punto). b) Determine la constante de ensayo del material (1 punto). c) Describa el ensayo Rockwell (0,5 puntos).

3. A septiembre Ejercicio 1.- Una barra de 5 mm de diámetro y límite elástico 650 MPa se somete a un ensayo de tracción aplicándole una fuerza de 3000 N. a) Determine, justificadamente, si recuperará su longitud original al cesar la aplicación de la fuerza (1 punto). b) Calcule el diámetro mínimo que debería tener la barra para que al someterla a la fuerza anterior su deformación no fuera permanente (1 punto). c) Comente dos ventajas del ensayo Vickers frente al Brinell (0,5 puntos).

3. B Septiembre Ejercicio 1.- Para determinar la dureza Brinell de un material se ha utilizado un penetrador de 10 mm de diámetro aplicándole una fuerza de 500 kp. El diámetro de la huella tras realizar el ensayo ha sido 2,79 mm. a) Calcule la dureza del material (1 punto). b) Si se repite el ensayo al mismo material con una bola de 5 mm de diámetro, calcule cuál debería ser la fuerza a aplicar y el diámetro de la huella resultante (1 punto). c) Explique en qué consiste el ensayo Charpy y la propiedad mecánica que se determina con él (0,5 puntos).

2

4. A Junio

Ejercicio 1.- Sobre un material se realiza un ensayo Brinell con una esfera de 2,5 mm de diámetro aplicando una carga durante 15 s. La constante de ensayo del material es 10 kp/mm

2

y el diámetro de la huella obtenida es 2,1 mm. a) Calcule la dureza y exprésela de forma normalizada (1 punto). b) Calcule la profundidad de la huella producida en el material (1 punto). c) Defina el alargamiento unitario. Usando una gráfica de tensión-deformación, explique qué es el módulo de elasticidad longitudinal y la resistencia a tracción de un material (0,5 puntos).

4. B Junio

Ejercicio 1.- En un ensayo Charpy se utiliza una probeta de sección cuadrada de 10 mm de lado con una entalla en “V” de 5 mm de profundidad. Tras el ensayo se obtuvo un valor de la resiliencia

de 254 J/cm2

. El péndulo, de 30 kg de masa, se suelta desde una altura de 1 m. a) Calcule la energía absorbida por la probeta en el ensayo (1 punto). b) Determine la altura que alcanza el péndulo después de golpear y romper la probeta (1 punto). c) Explique en qué consiste el ensayo Brinell y la propiedad mecánica que se determina con él (0,5 puntos).

5. A

Ejercicio 1.- En un ensayo de dureza Vickers se aplica al penetrador una carga de 200 kp, provocando una huella de 1,25 mm de diagonal sobre la probeta. Tras realizar un tratamiento térmico a la misma, se observa que al aplicar la misma carga la diagonal de la huella se duplica respecto a la del primer ensayo. a) Obtenga la dureza Vickers normalizada de la probeta antes del tratamiento (1 punto). b) Obtenga la dureza Vickers normalizada de la probeta después del tratamiento térmico (1 punto). c) Describa brevemente los procesos de oxidación y corrosión en metales (0,5 puntos).

5. B

Ejercicio 1.- En un ensayo de impacto se utiliza una probeta de sección cuadrada de 10 mm de lado con una entalla en forma de “V” de 2 mm de profundidad. Durante la prueba, el péndulo de 40 kg de masa cae desde 1 m de altura alcanzando 70 cm tras la rotura. a) Calcule la energía absorbida por la probeta en el choque (1 punto). b) Determine la resiliencia del material (1 punto). c) Explique en qué consiste el fenómeno de la fluencia en los aceros (0,5 puntos).

6. A

Ejercicio 1.- Se realiza un ensayo de resiliencia a una probeta de sección cuadrada de 10 mm de lado con una entalla en forma de “V” de 2 mm de profundidad. El péndulo de 30 kg de masa se mueve a una velocidad de 5 m/s justo antes del impacto. a) Dibuje el esquema del ensayo y calcule la altura desde la que se dejó caer el martillo (1 punto). b) Calcule la resiliencia de la probeta (1 punto). c) En relación con las características mecánicas de los materiales, explique la diferencia entre ensayos estáticos y ensayos dinámicos (0,5 puntos). 6. B Ejercicio 1.- Se realiza un ensayo Brinell sobre una pieza metálica con una bola de 6 mm de

diámetro y una constante de 40 kp/mm2

, produciendo una huella de diámetro 1,8 mm. a) Calcule la carga aplicada (1 punto). b) Determine la dureza Brinell (1 punto). c) Explique en qué consiste la protección catódica y ponga un ejemplo de la misma (0,5 puntos).

3

2015 – 2016

Junio A

Junio B

Septiembre A

Septiembre B

Suplente Septiembre A

4

Suplente Septiembre B

Reserva A – A

Reserva A – B

Reserva B – A

Reserva B – B

2014-2015 1. A

5

1. B

2. A

2. B

3. A Septiembre

3. B Septiembre

4. A Junio

6

4. B Junio

5. A

5. B

6. A

6. B

7

2013 -2014

Junio (A)

Junio (B)

Septiembre (A)

Septiembre (B)

1ª Reserva (A)

1ª Reserva (B)

8

2º Reserva (A)

2º Reserva (B)

3º Reserva (A)

3º Reserva (B)

9

2012 -2013

Junio (A)

Junio (B)

1ª Reserva (A)

1ª Reserva (B)

2ª Reserva (A)

10

2º Reserva (B)

Septiembre (A)

Septiembre (B)

1ª Reserva (A)

1ª Reserva (B)

11

2º Reserva (A)

2º Reserva (B)

12

2011 – 2012

1. A

1. B

2. A

2. B

13

3. A

3. B

4.A Junio

4.B Junio

14

5.A Septiembre

5.B Septiembre

6. A

6.B

15

2010 – 2011

1. Junio

A

B

2.

A

B

16

3.

A

B

4.

A

B

17

5.

A

B

6.

A

B

18

2009- 2010

1. Ejercicio 1 A

El límite elástico de una aleación de magnesio es 180 MPa y su módulo elástico 45 GPa. a) Calcule la carga máxima, en N, que puede soportar sin sufrir deformación permanente, una

probeta de 20mm2

de sección de dicho material. (1,25 puntos) b) ¿Cuánto se alarga cada mm de la probeta cuando se aplica la carga calculada en el apartado anterior? (1,25 puntos) Ejercicio 4 A

a) En un engranaje de acero se midieron durezas en su superficie y en el interior utilizando la misma carga, obteniéndose valores de 700 HV y 250 HV, respectivamente. Indique el tipo de ensayo efectuado y explique la razón de esos valores tan dispares. (1,25 puntos)

Ejercicio 1 B

En un ensayo de dureza, utilizando una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 3000 kp durante 30 s, se obtiene un valor de HB 125. Calcule: a) El diámetro de la huella. (1,25 puntos)

b) ¿Se realizó correctamente el ensayo? ¿Cuál es la expresión normalizada del resultado? Explíquelo brevemente. (1,25 puntos) 2. septiembre

Ejercicio 4 A

a) Dibuje los esquemas de las curvas de tracción que se obtendrán al ensayar una barra de acero al carbono antes y después de someterla a un tratamiento de temple. Comente las diferencias más significativas y explique a qué serían debidas. (1 punto) Ejercicio 1 B Una varilla de 20 mm de diámetro se fabrica con un metal que tiene las siguientes características:

módulo de elasticidad: 120·107

Pa; resistencia a la tracción: 26·106

Pa; límite elástico: 130·105

Pa. Si la sometemos a una fuerza de tracción de 1500 N y no se quiere que el alargamiento exceda de 1,25 mm, calcule: a) La tensión a la que estará sometida la varilla y su longitud inicial. (1,5 puntos)

b) La fuerza máxima que puede soportar la varilla sin romperse. (1 punto)

19

3. Ejercicio 4 A

4. Describa tres ensayos para determinar la dureza de un material. (0,9 puntos)

Ejercicio 1 B Una varilla metálica que tiene una longitud de 1,5 m y una sección de 20 mm

2

, experimenta un alargamiento de 2 mm cuando está sometida a una carga de 1870 N, dentro del campo elástico. Calcule: a) El módulo de elasticidad del material. (1,25 puntos) b) La fuerza de tracción necesaria a aplicar sobre un alambre del mismo material, de 1,2 mm de diámetro y 80 cm de longitud, para que se alargue hasta alcanzar 80,10 cm. (1,25 puntos) 4. JUNIO Ejercicio 1 A Se dispone de un cable de acero de 10 m de longitud y 80 mm

2

de sección. Al someterlo a una carga axial de 120 kN, se alarga 80 mm dentro del campo elástico. Se pide: a) El alargamiento unitario del cable y módulo de elasticidad del acero. (1,25 puntos) b) Qué carga habría que aplicar al cable, para que alargue elásticamente 40 mm. (1,25

puntos)

Ejercicio 4 A

a) En relación con los ensayos de tracción, defina los siguientes términos: tensión, alargamiento unitario y módulo de Young. Indique la relación entre estas magnitudes. (1,25 puntos)

Ejercicio 1 B Se realiza un ensayo Charpy sobre una probeta de sección cuadrada de 10 mm de lado y con una

entalla en forma de V de 2 mm de profundidad. La resiliencia obtenida fue de 110·104

J·m-2

utilizando un martillo de 30 kp desde una altura de 150 cm. Se pide: a) Calcular la altura a la que se elevará el martillo después de golpear y romper la probeta. (1,25 puntos) b) Si el martillo hubiera sido de 20 kp y se hubiera lanzado desde 2 m de altura, determine

la energía sobrante tras el impacto. (1,25 puntos)

5.

Ejercicio 1 A Una pieza de latón deja de tener un comportamiento elástico para tensiones superiores a 250 MPa.

Su módulo de elasticidad es de 10,3·104

MPa. Calcule:

a) La fuerza máxima que puede aplicarse a una probeta de 175 mm 2

de sección, sin que se produzca deformación plástica. (1,25 puntos) b) La longitud máxima a la que puede ser estirada una probeta de 100 mm de longitud, sin

producir deformación plástica. (1,25 puntos)

20

Ejercicio 1 B Sobre una pieza de bronce se ha realizado un ensayo Brinell, utilizando una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 1000 kp, obteniéndose un valor de 150. a) Calcule el diámetro de la huella. (1,25 puntos) b) Si la carga empleada hubiera sido 250 kp, ¿qué otro cambio tendría que haberse

realizado? (1,25 puntos)

Ejercicio 4 B a) En relación con los ensayos de materiales, diga cuándo y en qué tipo de piezas estaría

indicado aplicar un ensayo no destructivo. (0,9 puntos)

b) Cite al menos tres ensayos no destructivos. (0,6 puntos)

6.

Ejercicio 1 A Una pieza se somete a un ensayo Brinell con constante de proporcionalidad k = 30 y bola de 5 mm de diámetro. La huella producida tiene un diámetro de 1,8 mm. Calcule: a) La carga aplicada. (1,25 puntos) b) La dureza Brinell. (1,25 puntos)

Ejercicio 1 B Se somete a un ensayo de tracción, una probeta de sección transversal cuadrada de 2,5 cm de lado y 25 cm de longitud. La probeta se deforma elásticamente hasta alcanzar una fuerza de 15 kN, rompiendo cuando la fuerza aplicada es de 30 kN. Su módulo elástico es 70GPa. Calcule:

a) El límite elástico y la tensión de rotura. (1,25 puntos)

b) El alargamiento total cuando se aplica una fuerza de 10000 N. (1,25 puntos)

Ejercicio 4 B a) Explique el concepto de fluencia e indíquela sobre el diagrama de tracción de un acero.

(1,25 puntos)

21

2008-2009

6.

5.

22

4.

3.

2.

23

1.

2007-2008

6.

5.

a) Utilizando gráficos del ensayo de tracción, muestre y explique la diferencia entre un material

muy resistente y otro muy tenaz. (1,5 puntos)

24

1.- Dos elementos A y B se disuelven mutuamente hasta un 10 % cada uno a 550 ºC, disminuyendo la solubilidad con la temperatura. Las temperaturas de fusión son 700 ºC para el A y 600 ºC para el B. A 550 ºC la aleación de 45 % de B solidifica formando un eutéctico. Se pide: a) Dibujar el diagrama de equilibrio indicando las fases que existen en cada región. (1,25 puntos) b) Explicar el proceso de solidificación de la aleación eutéctica y determinar la

cantidad relativa de cada fase que forma el eutéctico, a la temperatura de

solidificación. (1,25 puntos)

a) Explicar las diferencias en cuanto a composición y cite alguna propiedad mecánica

representativa de las siguientes aleaciones del sistema hierro-carbono: aceros y

fundiciones grises. (1 punto)

4.

1.- Un redondo de 50 cm de longitud está fabricado con un acero de límite elástico 250 MPa y de

módulo de elasticidad 21 x 104 MPa. Se pide:

a) Si se sometiera a una carga de 12500 N, ¿cuál debería ser su diámetro mínimo, para que la barra no se alargara más de 0,50 mm? (1,5 puntos)

b) Si la carga fuera de 25000 N y el diámetro de la barra 10 mm, justifique si se produciría

deformación plástica. (1 punto)

1.- Un elemento A funde a la temperatura de 700 ºC, y otro B lo hace a 1000 ºC. En el estado líquido, ambos son completamente solubles. En el estado sólido, A y B son totalmente insolubles, formando un eutéctico a 500 ºC que contiene un 40 % de A. Se pide: a) Dibujar el diagrama de fases. Determinar la temperatura a la que empieza a solidificar una aleación con el 30 % de B y la que tendrá cuando termine (puede dibujar las líneas rectas). (1,5 puntos)

b) ¿Cuáles son las fases de una aleación con el 15 % de A a 600 ºC? (1 punto)

a) Definir y diferenciar los términos elasticidad y dureza, utilizando ejemplos

representativos de materiales que destaquen por cada una de esas propiedades. (1

punto)

3.

1.- En un ensayo Charpy, se deja caer una maza de 25 kg desde una altura de 1,20 m.

Después de romper la probeta el péndulo asciende una altura de 50 cm. Datos: La

probeta es de sección cuadrada de 10 mm de lado y presenta una entalla de 2 mm de

profundidad. Se pide:

a) Calcular la energía empleada en la rotura. (1,25 puntos)

b) Dibujar un esquema del ensayo y calcular la resiliencia del material de la probeta.

(1,25 puntos)

25

a) Si en un plano se encuentra con la notación 100 HB 5/500/30, explique lo que

significa cada uno de esos términos. (1 punto)

1.- Un acero de herramientas tiene un 1,2 % de carbono y se encuentra a una temperatura ligeramente superior a la temperatura de transformación eutectoide (723 ºC). Se pide: a) Determinar las fases presentes a esa temperatura, su contenido en carbono y el porcentaje en peso de las mismas. Dibujar la microestructura a dicha temperatura señalando los constituyentes presentes. (1,25 puntos) b) Si el acero anterior se enfría lentamente hasta la temperatura ambiente, determine el porcentaje de fases y dibuje su microestructura a esta temperatura. (1,25 puntos)

Datos: Solubilidad despreciable del C en la ferrita a temperatura ambiente. Composición

eutectoide, 0,8 % C. Composición de la cementita, 6,67 % C.

a) En relación con los sistemas metálicos, explique dos tipos de soluciones

sólidas. (0.7 punto)

2.

1.- En un sistema de aleación A-B existe insolubilidad total en el estado sólido y se presenta una transformación eutéctica para una composición del 40 % de A a la temperatura de 350 ºC. Si los puntos de fusión son de 500 ºC para el metal A y 400 ºC para el B, se pide: a) Dibujar el diagrama de equilibrio del sistema indicando las fases existentes en cada región del mismo. Dibuje la curva de enfriamiento temperatura-tiempo desde la zona líquida hasta la temperatura ambiente

(20 ºC) de una aleación del 30 % de B, indicando las fases presentes en cada tramo de la curva. (1,25 puntos)

b) Para esta misma aleación, indique las fases existente, y calcule su porcentaje, a 351 ºC. (1,25

puntos)

a) En un ensayo a tracción, explicar qué se entiende por límite elástico y resistencia a

tracción del material ensayado. En qué unidades se expresan en el SI. (1 punto)

1.- Un eje metálico se ensaya a dureza, aplicando al penetrador (bola de acero de 5 mm de diámetro) una carga de 1000 kp durante 30 segundos. Tras el ensayo, se observa la huella que resulta ser un casquete

esférico de 7,23 mm2 de superficie. Se pide:

a) Calcular y expresar correctamente la dureza del material, explicando cada uno de los términos que se

utilizan para ello. (1,25 puntos) b) Determinar el diámetro de la huella obtenida y justificar la validez del ensayo. (1,25 puntos)

b) Sobre un diagrama de equilibrio Fe-C simplificado, señale la transformación eutéctica y

la eutectoide. (0,9 puntos)

26

1.

1.- El bismuto tiene una temperatura de fusión de 271 ºC y el cadmio de 320 ºC, siendo totalmente insolubles en estado sólido. Forman una eutéctica a 144 ºC, que contiene 60 % de Bi. Se pide: a) Dibuje el diagrama de equilibrio del sistema Bi-Cd, suponiendo que las líneas sean rectas. Indique las fases presentes en cada región y las líneas y los puntos notables del diagrama. (1,25 puntos) b) En una aleación con 75 % de Cd, determine la composición y el porcentaje de las fases

que existen a 200 ºC y a temperatura ambiente, así como el de los constituyentes

estructurales. (1,25 puntos)

a) ¿Por qué los materiales que se utilizan en los diseños de ingeniería se calculan para que

trabajen con valores inferiores al límite elástico? (0,9 puntos)

2006-2007

6.

1. a) Dibuje un diagrama de equilibrio de dos metales (A y B) totalmente solubles en estado líquido y en estado sólido, cuyos puntos de fusión son 500 ºC y 750 ºC, respectivamente. A la composición del 50 %, las temperaturas de líquidus y de sólidus son 700 ºC y 550 ºC, respectivamente. Rellene las distintas zonas del mismo. (1 punto) b) En una aleación con el 60 % de B, a una temperatura en la que las fases sean una líquida y otra sólida, determine la composición de esas fases y la cantidad relativa de cada una de ellas. (1 punto) c) Dibuje en un mismo gráfico de tracción las curvas correspondientes a un material muy resistente y a otro muy tenaz, indicando sus diferencias. (0,5 puntos)

2. En un ensayo Charpy la maza de 30 kg ha caído desde una altura de 100 cm y, después de romper la probeta de sección cuadrada de 10 mm de lado y 2 mm de profundidad de la entalla, se ha elevado hasta una altura de 60 cm. a) Dibuje el esquema del ensayo y calcule la energía empleada en la rotura. (1 punto) b) Calcule la resiliencia del material de la probeta. (1 punto) c) Desde el punto de vista de la microestructura y las propiedades mecánicas, indique las diferencias más importantes entre las fundiciones blancas y grises. (0,5 puntos)

5.

1. Teniendo en cuenta el diagrama hierro-carbono: a) Calcule el tanto por ciento de cementita que contiene el eutéctico. (1 punto) b) Calcule el tanto por ciento de ferrita que contiene el eutéctoide. (1 punto) c) Explique los puntos eutéctoide y eutéctico e indique las transformaciones que ocurren en ellos. (0,5 puntos)

27

2. Una barra cilíndrica de 80 mm de longitud y 8 mm2 de sección, está sometida a una fuerza de tracción de 4 kN. Sabiendo que el módulo de elasticidad del material es 4x104 MPa y que el límite elástico es 250 MPa: a) Calcule el alargamiento unitario en el límite elástico. (1 punto) b) Justifique si la barra recuperará la longitud primitiva al retirar la carga de 4 kN. En caso negativo, qué diámetro mínimo habrá de tener la barra para que la deformación no sea permanente. (1 punto) c) Indique las diferencias que existen entre un tratamiento térmico y un tratamiento termoquímico. (0,5 puntos)

4.

1. a) Dibuje el diagrama Fe-C simplificado, de acuerdo con los datos siguientes: (1 punto):

- Temperatura eutéctica: 1143 ºC. Composición del eutéctico: 4,3 % C. - Temperatura eutectoide: 723 ºC. Composición del eutectoide: 0,8 % C. - Composición de la cementita: 6,67 % C - Máxima solubilidad del C en la austenita: 2 % a 1143 ºC. - Temperatura de transformación del Fe γ en Fe α : 910 ºC. - Solubilidad del C en el Fe α a 723 ºC: 0,02 %.

- Suponga despreciable el % de carbono disuelto en la ferrita a temperatura ambiente. b) Sobre el diagrama que ha trazado, realice un análisis de fases a 200 ºC y 1,5 % C. (1 punto) c) En relación con los tratamientos de metales y aleaciones, describa un tratamiento térmico superficial, explicando en qué consiste, para qué se utiliza, qué ventajas tiene y cómo se realiza. (0,5 puntos)

2. En un ensayo de dureza realizado a un material por el método Brinell, se obtuvo un valor de 40 HB. Se desea saber: a) La carga que se ha aplicado en el ensayo si se ha utilizado como penetrador una bola de 5 mm de diámetro y la huella producida fue de 1,2 mm de diámetro. (1 punto)

b) ¿Cuál fue la constante de ensayo del material? (1 punto)

c) Cite otro método de medida de dureza en materiales y explique cómo se determina su valor. (0,5 puntos)

3.

1. Un elemento A funde a la temperatura de 1000 ºC, y otro B lo hace a 500 ºC. En el estado líquido, ambos son completamente solubles. En el estado sólido, B es parcialmente soluble en A mientras que A es totalmente insoluble en B, formando un eutéctico a 300 ºC que contiene un 50 % de A. La máxima solubilidad de B en A es del 20 % y se da a 300 ºC, disminuyendo hasta el 0 % a la temperatura ambiente. a) Dibuje el Diagrama de Fases y determine la temperatura a la que empieza a solidificar una aleación con el 70 % de B, y la que tendrá cuando termine de solidificar, de acuerdo con el diagrama dibujado. (1 punto) b) ¿Cuáles son las fases de una aleación con el 15 % de A a la temperatura de 200 ºC? ¿Qué cantidad hay de cada una? (1 punto) c) Indique cuándo y en qué tipo de productos estaría indicado aplicar un ensayo de defectos no destructivo. Cite, al menos, tres ensayos no destructivos. (0,5 puntos)

28

2. Una barra de 30 mm de diámetro, tiene las siguientes características: módulo de elasticidad E = 700 MPa, resistencia a tracción 20 MPa y límite elástico 10 MPa. Calcule: a) La tensión unitaria a la que está sometida la barra cuando se aplica una fuerza de tracción de 1500 N. Si esa carga dejara de actuar, razone si la barra recupera su longitud inicial. (1 punto) b) La longitud inicial de la barra para que el alargamiento producido por la carga de 1500 N sea de 1,25 mm. (1 punto) c) Defina los términos siguientes: elasticidad, dureza y tenacidad. Ponga ejemplos representativos de materiales que destaquen por cada una de esas propiedades. (0,5 puntos)

2.

1. En un diagrama de solubilidad total de un sistema de componentes A y B, la temperatura de fusión de A es 150 ºC y la de B 300 ºC. Los intervalos de solidificación de las aleaciones del 20 %, 40 % y 80 % de B son: (200 ºC-160 ºC), (225 ºC-180 ºC) y (290 ºC-250 ºC), respectivamente. a) Dibuje el diagrama, indicando las fases presentes en cada región del mismo. (1 punto) b) Determine la composición y la cantidad relativa de cada una de las fases en equilibrio para la aleación del 40 % de B a la temperatura de 200 ºC. (1 punto) c) Explique las diferencias entre resistencia mecánica y tenacidad. (0,5 puntos)

2. Sobre un acero se ha realizado un ensayo Brinell utilizando una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 3000 kp, obteniéndose un valor de 150 HB. a) Calcule el diámetro de la huella. (1 punto) b) Si la carga empleada fuera de 187,5 kp, ¿qué diámetro de bola utilizaría? (1 punto) c) Describa un tratamiento termoquímico superficial explicando en qué consiste, para qué se utiliza, qué ventajas tiene y cómo se realiza. (0,5 puntos)

1.

1. De un lingote de una fundición gris ferrítica se extraen dos muestras, una para análisis químico y otra para su observación en el microscopio metalográfico. El análisis indica un contenido en carbono del 4 %. Suponiendo que el carbono disuelto en la ferrita a temperatura ambiente sea despreciable, se desea saber: a) ¿Qué fases se observan a temperatura ambiente en el microscopio? Dibuje un esquema aproximado de su microestructura. (1 punto) b) ¿Qué cantidad habría de cada una de ellas, expresada en porcentaje en peso? (1 punto) c) Comente las diferencias principales existentes en cuanto a propiedades mecánicas, entre una fundición gris y un acero de construcción. (0,5 puntos) 2. Un acero tiene un módulo elástico de 200 GPa y un límite elástico de 360 MPa. Una varilla de este material, de 12 mm2 de sección y 80 cm de longitud, se somete a una carga vertical de 1800 N. Razone: a) ¿Recuperará la varilla su longitud inicial? (1 punto) b) ¿Qué diámetro mínimo debería tener una barra de dicho material, para que sometida a una carga de 50 kN no experimente deformación permanente? (1 punto) c) Qué se entiende por fatiga en un material. (0,5 puntos)

29

2005-2006 6. 1. a) Dibuje el diagrama de equilibrio que forman los metales Ag y Cu, cuyos puntos de fusión son 962

ºC y 1084 ºC respectivamente. Estos metales forman un eutéctico a 780 ºC con el 28% de Cu, siendo sus

solubilidades máximas a 780 ºC, del 9% de Cu en Ag, y del 8% de Ag en Cu. Al bajar la temperatura

desde el eutéctico, ambas solubilidades disminuyen hasta ser casi nulas a la temperatura ambiente. (1

punto)

b) Localice en el diagrama las líneas de líquidus y de sólidus. ¿Cuántas fases están presentes donde

esas líneas se cortan? (1 punto)

c) Explique el concepto de varianza o grados de libertad de un sistema. Ponga un ejemplo relativo a una

zona bifásica del diagrama dibujado. (0,5 puntos)

2. Para determinar la dureza Brinell de un material, se ha utilizado una bola de 5 mm de diámetro y se ha

elegido una constante k = 30. La huella obtenida en el ensayo ha sido de 2,3 mm de diámetro. Se pide:

a) Calcular la dureza Brinell del material. (1 punto)

b) Calcular la profundidad de la huella. (1 punto)

c) Explicar las diferencias entre un ensayo Brinell y otro Rockwell. (0,5 puntos)

5.

1. Un eje de 15 cm2 de sección que trabaja a

tracción, debe soportar, sin deformarse

plásticamente, 460 kN y, sin romperse, 1010 kN. Se

pide:

a) Con qué material de los de la tabla podría

fabricarse el eje. (1 punto)

b) Calcular el diámetro mínimo del eje necesario para

el caso de seleccionar el material Nº 1. (1 punto)

c) Representar las gráficas aproximadas del ensayo de tracción de los materiales 2 y 4, indicando cuál de

ellos sería: 1) el más dúctil, 2) el más frágil, 3) el más resistente y 4) el más tenaz. (0,5 puntos)

Material E(GPa) e (MPa) R

(MPa)

A (%)

Nº1 193 205 515 40

Nº2 110 825 895 10

Nº3 110 320 652 34

Nº4 179 283 579 39,5

30

2. El cobre y el níquel presentan solubilidad total en los estados líquido y sólido. Sus puntos de fusión son

1084 ºC y 1455 ºC respectivamente. Si las temperaturas de comienzo (Tc) y final (Tf) de la solidificación,

para tres aleaciones distintas del sistema, son las que se indican a continuación:

Aleación del 20% Ni Tc = 1180 ºC Tf = 1150 ºC

Aleación del 45% Ni Tc = 1300 ºC Tf = 1230 ºC

Aleación del 70% Ni Tc = 1340 ºC Tf = 1300 ºC

Se pide:

a) Calcular para una aleación del 47% de Cu a la temperatura de 1300 ºC, el porcentaje en peso de cobre

que habrá en las fases sólida y líquida. (1 punto)

b) Calcular la cantidad de sólido que se habrá fundido y la que quedará sin fundir, en un lingote de 20 kg

de la aleación anterior, si se calienta a 1300 ºC. (1 punto)

c) Explicar, ayudándose de los diagramas de fases, las diferencias existentes entre solubilidad total,

parcial e insolubilidad en el estado sólido. (0,5 puntos)

4.

1. Un material se ensaya a tracción utilizando una probeta cilíndrica de 8 mm de diámetro y 100 mm de longitud. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla adjunta. Se pide: a) Dibujar el diagrama tensión-deformación unitarias. (1 punto) b) ¿Cuál será el módulo elástico de la aleación y el alargamiento al romper? (1 punto) c) Explicar las diferencias entre límite de elasticidad y módulo de elasticidad.

(0,5 puntos)

2. Una fundición gris ferrítica del 3% de C, se encuentra en equilibrio a la temperatura ambiente. Se sabe

que la solubilidad del C en el Fe a la temperatura ambiente es de 0,008%. Se pide:

a) Fases presentes y su composición a temperatura ambiente. (1 punto)

b) Cantidades relativas de cada fase, a esa misma temperatura. (1 punto)

c) Describir las principales diferencias entre un acero y una fundición, en función de la composición y de

las propiedades mecánicas. (0,5 puntos)

Fuerza (N) Long. (mm)

700

7000

14000

17500

14000

100,2

102

104

106,5

110 (Rompe)

31

3.

1. El bismuto y el cadmio son completamente solubles en estado líquido e insolubles en estado sólido.

Sus puntos de fusión son 280 ºC y 320 ºC, respectivamente. Forman un eutéctico a 140 ºC que contiene

un 60% de Bi. Se pide:

a) Dibujar el diagrama de equilibrio del sistema Bi-Cd, suponiendo rectas las líneas del mismo, y trazar la

curva de enfriamiento para la aleación del 25% de Bi. (1 punto)

b) Indicar las fases en equilibrio a 200 ºC, para la aleación del 25% de Bi, calculando sus composiciones

y las cantidades relativas de las mismas. (1 punto)

c) Explicar dos defectos posibles de la estructura cristalina de los metales. (0,5 puntos)

2. Se ha medido la dureza en la superficie y en el núcleo de un engranaje de acero. Los resultados fueron

500 HB y 200 HB, respectivamente.

a) Suponga que la bola utilizada en el ensayo Brinell fue de 2,5 mm de diámetro y la constante de ensayo

30. Calcule el diámetro de la huella que se habrá obtenido cuando se alcanza 500 HB. (1 punto)

b) Suponiendo que al hacer un ensayo Vickers con 100 kg de carga, el valor de la dureza obtenida sea el

mismo que en el ensayo Brinell, calcular la diagonal de la huella dejada. (1 punto)

c) Explique, en función de su aplicación posterior, qué se persigue con la obtención de diferentes durezas

en la pieza fabricada. (0,5 puntos)

2.

1. En un ensayo Charpy se deja caer un péndulo con una masa de 30 kg, desde una altura de 1m,

impactando sobre una probeta de 0,8 cm2 de sección. Si, tras la rotura, el péndulo se eleva hasta 60 cm,

se pide:

a) Calcular la energía absorbida en la rotura. (1 punto)

b) Calcular la resiliencia del material. (1 punto)

c) Explicar el tipo de ensayo realizado y la finalidad del mismo. (0,5 puntos)

32

2. Dos metales A y B son totalmente solubles en estado líquido, e insolubles en estado sólido. El

elemento A funde a 900 ºC y el B a 750 ºC, formando un eutéctico a 500 ºC con una composición del 40%

de A. Se pide:

a) Dibujar el diagrama de equilibrio de fases utilizando líneas rectas. (1 punto)

b) Determinar las fases existentes y sus cantidades relativas, en una aleación del 20% de B a 600 ºC. (1

punto)

c) Explicar cómo se protege una tubería de acero enterrada, mediante protección catódica. (0,5 puntos)

1.

1. Un acero de herramientas está formado por un 93,18% de perlita y un 6,82% de cementita (porcentajes

en peso). Composición eutectoide: 0,8% de carbono. Composición de la cementita: 6,67% de carbono.

Se pide:

a) Calcular el contenido en carbono del acero. (1 punto)

b) Dibujar un esquema de su microestructura a temperatura ambiente, señalando cada

microconstituyente. (1 punto)

c) En relación al tratamiento de temple, explique cómo se realiza, qué cambios se producen en su

microestructura y cuáles en sus propiedades. (0,5 puntos).

2. Una probeta de acero, de 13,8 mm de diámetro y 110 mm de distancia entre marcas, está sometida a

una carga de tracción de 60000 N. El límite elástico es de 500 MPa y el módulo de elasticidad de 210

GPa. Se pide:

a) Calcular la tensión y la deformación unitaria que presenta la probeta con esa carga. (1 punto)

b) Calcular el alargamiento y la estricción en la rotura. Diámetro final 10,2 mm, y longitud final 127,3 mm.

(1 punto)

c) Explicar las diferencias entre ensayos estáticos y dinámicos. Ponga un ejemplo de cada uno de ellos.

(0,5 puntos)