A Difusão Térmica

5.7 Uma chapa de aço com 2,5 mm de espessura está sob uma temperatura de 900°C e sob uma at mosfera de nitrogênio em ambos os la dos. Deixou -se atingir uma condição de d ifusão em regime e stacionário. O coeficiente de difusão p ara o nitrogênio no aço a essa temperatura é de 1,2 x 1 0-10 m2/ s e o fluxo de difu são foi determinado como d e 1,0 x 10 -7 kg/m2s. Sab e-se também, que a concentração de nitro gênio no aço, na superfície sob alta pressão é de 2 kg/m 3. A que profundidade d a chapa, a partir desse lado com pressão elevada, a co ncentração será d e 0,5 kg/m 3? Considere um perfil de con centração lin ear. 5.8 Uma chapa de ferro CC C, com 2 mm de espessura, foi exposta, a 675° C, a uma atmosfera gasosa carb onetante em um d e seus lados e a uma atmo sfera descarbonetante no ou tro lado. Após ter atingido uma con dição de regime estacionário, o ferro foi re sfriado rapidamente até a temperatu ra ambiente. As concentrações de carb ono nas duas superfícies da chap a foram de terminadas como 0,015 e 0,0068 %p. Calcule o coeficiente de difusão s e o fluxo d e difusão é de 7,36 x 10-9 kg/ m3s. Sugestão: Converta a s concentrações de po rcentagem em peso para quilogramas de carbono p or metro cúbico de ferro. 5.11 Determine o tempo de c arbonetação necessário para atingir uma con centração de carbo no de 0,30%p em uma posição a 4 mm da superfície de uma liga ferro-carbono conten do inicialmente 0,10%p C. A concentração na superfície deve ser mantida e m 0,90%pC e o trat amento conduzido a 1100°C. Utilize os dados de difusão par a o Fe da tabela 5.2. 5.12 Uma liga ferro-carbono CFC contendo inicialmente 0,55%p C e stá exposta a u ma atmosfera rica em oxigênio e virtualmente isenta de carbono, à t emperatura de 1325 k (1052°C). Sob es sas circunstân cias, o carbono se difunde da liga e reage n a superfície com o oxigênio da atmosfera, ou seja, a concentração de carb ono na superfície é mantida essencialmente em 0%p C. Em qual posição a concentração d e carbon o será de 0,25%p após um trata mento c om 10 horas de duração? O valor de D, a 1325 K, é de 4,3 x 10-11 m2s. 5.21 Os coeficientes de difus ão para o n íquel no ferro são dados para d uas temperaturas: (a) Determine os valores de D 0 e d a energia de ativação Qd. (b) Qual é a magnitud e de D a 1300°C (1573 K )? T (K) D (m2/s) 1473 2,2 x 10-15 1673 4,8 x 10-14 5.24 O carbono se difunde e m uma placa de aço com 10 mm de espe ssura. As concentrações de carb ono nas duas face s, mantidas constante s, são 0,85 e 0,40 kg C/ m3 Fe. Se a constante p ré-expone ncial e a energia de ativação são d e 6,2 x 10 -7 m2/s e 80.000 J/mol, respectiva mente, calcule a temperatura na qual o fluxo de difusão é 6,3 x 10-10 kg/m2s

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