Cap 4-Metalurgia Física

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DISCIPLINA: METALURGIA FÍSICA
MAV 01446 
Dsc. Elaine Cristina Pereira
Professor Associado LAMAV/CCT/UENF
CAPÍTULO 4: DIFUSÃO
CAPÍTULO 4: DIFUSÃO
 Par de Difusão
 Mecanismos de Difusão
 Primeira Lei de Fick
 Segunda Lei de Fick
 Difusão em estado Estacionário
 Difusão em estado Não-Estacionário
 Exemplos
Conceito de Difusão
Algumas Aplicações
Par de Difusão
Par de Difusão
Mecanismo de Difusão
Difusão por Lacunas
Difusão Intersticial
Fluxo de Difusão
Fluxo de Difusão
Difusão em Estado Estacionário
Primeira Lei de Fick
Exemplo 1
Uma placa de ferro é exposta a 700ºC a uma atmosfera carbonetante em
um de seus lados e a uma atmosfera descarbonetante no outro lado. Se
uma condição de regime estacionário é atingida, calcule o fluxo
difusional de carbono através da placa, caso as concentrações de
carbono nas posições a 5 e 10 mm abaixo da superfície carbonetante
sejam de 1,2 e 0,8 Kg/m3, respectivamente. Considere um coeficiente de
difusão de 3 . 10-11 m2/s nessa temperatura.
Difusão em Estado Não-Estacionário
Segunda Lei de Fick
Segunda Lei de Fick
Segunda Lei de Fick
Segunda Lei de Fick
Distâncias de Difusão
Exemplo 2: Cementação do Aço
Exemplo 3
Os coeficientes de difusão do cobre no alumínio a 500ºC e 600ºC são
respectivamente 4,8.10-14 e 5,3.10-13 m2/s, respectivamente. Determine
o tempo aproximado a 500ºC que produzirá o mesmo resultado de
difusão, em termos de concentração de cobre em um ponto específico
no alumínio, que um tratamento térmico por 10h a 600ºC.
Efeito da Temperatura – Ativação Térmica
Efeito da Temperatura – Ativação Térmica
Efeito da Temperatura – Ativação Térmica
Caminhos para Difusão
Exemplo 4
Considerando os dados da Tabela anterior, calcule o coeficiente de
difusão para o magnésio no alumínio a 550ºC.
Exemplo 5
Na figura abaixo é mostrado um gráfico do logaritmo na base 10 do
coeficiente de difusão em função do inverso da temperatura absoluta
para a difusão do cobre no ouro. Determine os valores para a energia de
ativação e para a constante exponencial.
Exemplo 6
A resistência ao desgaste de uma engrenagem de aço deve ser
melhorada mediante o endurecimento de sua superfície. Isso deve ser
obtido pelo aumento do teor de carbono em uma camada superficial
mais externa, como resultado da difusão de carbono no aço; o carbono
deve ser suprido a partir de uma atmosfera gasosa externa rica em
carbono que se encontra em uma temperatura elevada e constante. O
teor inicial de carbono no aço é de 0,20%p, enquanto a concentração na
superfície deve ser mantida em 1,00%p. Para que esse tratamento seja
efetivo, deve ser estabelecido um teor de carbono de 0,60%p em uma
posição de 0,75 mm abaixo da superfície. Especifique um tratamento
térmico apropriado em termos da temperatura e do tempo para
temperaturas entre 900ºC e 1050ºC. Utilize os dados na Tabela anterior
para a difusão do carbono no ferro γ.
Aplicação: Sinterização
Sinterização
Circuitos Integrados
Semicondutores - Dopagem de Si com B
Exercícios do Callister – 8 edição
Capítulo 5 (pag. 123 – 125)
- Exercícios 5.1 à 5.8
- Exercícios 5.11 à 5.13
- Exercícios 5.15 à 5.18
- Exercícios 5.20; 5.21; 5,23; 5.24
- Exercícios 5.26; 5.27; 5.30; 5.31