Solucionario Askeland- Ing. de materiales capitulo 13

13.1 En algunas algunas cosas, podríamos podríamos estar estar más interesado interesados s en el costo por  unidad de volumen que en el costo por unidad de peso. Vuelva a elaborar la tabla 13-1 para mostrar el costo en función $cm3. !"o anterior cambia o altera la relación entre los diferentes metales#

Podemos encontrar la densidad (en g / cm3) de cada metal del Apéndice A. A. Podemos convertir el costo en $ / lb a $ / g (utilizando 454 g / lb) y luego multiplicar  el costo en $ / g por la densidad dando $ / cm3. !l lado iz"uierdo de la tabla muestra los resultados de estas conversiones con los metales clasi#icados en orden de costo por volumen. ientras "ue el lado derec%o de la tabla muestra el costo por libra. & lb ' 454 g

(

)(

  Costo $ CostoXdensi CostoXdensidad dad delmaterial = Volumen Volumen

)

!emplo para el aluminio

(

)[

 $ 0.60 ( 2.699 g / cm   Costo = Volumen 454 g

3

)

]

= $ 0.0036 / cm

3

aterial aceros  Al g n Pb 0u 1i 2i  6e

%ostovolumen $*.**&+/cm3 $*.**3-/cm3 $*.**5+/cm3 $*.**-3/cm3 $*.*&&3/cm3 $*.*&4/cm3 $*.*4/cm3 $*.**4/cm3 $*.&-/cm3 $&.4-/cm3

&ango &  3 4 5 +   &*

,e Pb n Al 0u g 2i 1i  6e

%ostolibras $*.&* $*.45 $*.4* $*.-* $*.+& $&.5* $4.&* $4.** $4.** $35*.**

&ango &  3 4 5  + + &*

7e cambia la relaci8n9 por eemplo el aluminio est: en el puesto n;mero cuarto en costo por libra pero segundo sobre el costo por volumen. !l titanio es m:s caro "ue el n45H0'&&*H0

K ?a aleaci8n Al>&7i es una aleaci8n eutéctica es decir se #orman dos soluciones s8lidas B y N durante la reacci8n eutéctica. !s la composici8n para la cual no %ay intervalo de solidi#icaci8n.

0omo podemos observar en la tabla anterior la aleaci8n Al>&* g tiene un intervalo mayor de solidi#icaci8n por lo tanto la aleaci8n "ue debe utilizarse para el tiCovaciado es la del inciso 0.

13.1'.- ; partir de los datos de la tabla 13., estime la relación en el cual se puede incrementar la resistencia de cedencia del magnesio mediante aleación 7 tratamiento trmico, 7 compárela con las aleaciones de aluminio ?os valores eCactos variar:n en #unci8n de las aleaciones "ue seleccionamos para comparaci8n. !l #ortalecimiento de g es s8lo alrededor 1&* tan e#icaz como en  Al.

13.13 (uponga que una barra redonda de ' pulgadas de largo debe soportar  una carga de )) libras sin deformación permanente. %alcule el diámetro mínimo de la barra si está FecFa deG a> aleación de magnesio ;H?);-+ 7 b> aleación de aluminio )1-+. %alcule en cada caso el peso de la barra 7 el costo apro0imado !s#uerzo ' ,uerza (0arga)/Orea (1ransversal) 9 Para a)  A*A>15 M7 ' 4*si  A ' 4**/4**** ' *.*& in  d ' (4A/Pi)&/ ' *.&&3in Peso (4in) (*.*&in ) (*.*-lb/in3) ' *.*&5& lb. 0osto ($&.4/lb) (*.*&5& lb) ' $*.*& Para b) -*-&>1- M7 ' 4*si  A ' *.*&in3 d ' *.&&3in

A',/!s#uerzo(M)

Peso ' (4in) (*.*&in 3) (*.*+ lb/in3) '*.*33 lb 0osto ' ($*.-*/lb) (*.*33 lb) ' $*.*&4

13.1 Dna varilla de ). cm de diámetro 7 1) metros de largo no debe sufrir  un alargamiento ma7or de 'mm ba8o carga. :etermine la fuer2a má0ima que puede aplicarse si la varilla está FecFa deG a> ;luminio  E=

b> agnesio

"  #  9

" =

    A 0  9

  = E A 0 # 1 lb

= 4.448 %  1 ∈¿ 2.54 cm

( ) 0.5

 A 0=

2

2.54

2

2

& =0.0304342397 ¿

#=

10.002 −10 10

=0.002

a) Para Al 6

 E Al=10 X 10

 $  Al= ( 10 X 10  psi ) ( 0.0304342397 ¿ ) (0.0002 ) 6

2

¿ 60.8684795 lb  '+*.+4-4 2 b) Para g 6

 E 'g=6.5 X  10  psi  $  'g=( 6.5 X 10  psi ) ( 0.0304342397 ¿ ) ( 0.0002 ) 6

2

¿ 39.56451161lb =175.9829476 % 

c> =erilio #=

l f −l 0 l0

c) Para 6e 6

 E(e = 42 X 10  psi  $ (e=( 42 X  10  psi ) ( 0.0304342397 ¿ ) ( 0.0002 ) 6

2

¿ 255.6476135 lb =1137.120585 % 

13-1 a> E0plique la forma en que se obtiene el cobre. b> !%uáles son algunas de las propiedades importantes del cobre# %> !u es el latón# d> !u es el bronce# e> !/or qu la estatua de la libertad es de color verde# ena ineral usado como materia prima para la eCtracci8n de alg;n metal. !l cobre est: presente en la corteza terrestre principalmente en #orma de minerales sul#urados como la calcopirita (0u,e7) bornita (0u5,e74) y calcosina (0u7). !l contenido en cobre de estos minerales es bao alrededor de un *.5 en minas a cielo abierto y %asta un  en minas subterr:neas. !l cobre también se presenta en #orma de minerales con oCGot%ery ayuda a eCplicar las di#erencias registradas en la solubilidad. ?as solubilidades tienden a disminuir a medida "ue aumenta el tama@o del :tomo.

13.3).- !u es un metal o una aleación refractaria# !u es un metal precioso# ?os metales re#ractarios tienen una temperatura de #usi8n muy elevada sobrepasando los &5H 0 "ue los vuelve ;tiles para el servicio a altas temperaturas. 7in embargo tienen una densidad elevada "ue reducen sus resistencias espec