1. Segundo Espín
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
CUARTO SEMESTRE
SEGUNDO ESPÍN
INGENIERÍA DE MATERIALES
TEMA: DIFUSIÓN DE SÓLIDOS

2. DEFINICIÓN
Segundo Espín
Es el mecanismo por el cual la
materia es transportada a través
la materia.
En los gases: movimiento
relativamente veloz
En los líquidos: movimiento más
lento

3. Segundo Espín
Mecanismo de
difusión por
vacantes o
sustitucional.
Mecanismo de
difusión
intersticial
MECANISMOS DE DIFUSIÓN

4. DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO
Fig. 5.1
Segundo Espín

5. Segundo Espín
PRIMERA LEY DE FICK
•Donde:
•J = Flujo neto de los átomos
•D = Coeficiente de difusión
•dC/dX = Gradiente de
concentración
• J(
Atomos
m2×s
) = D(
m2
s
)
dC
dx
(
Atomos
m3 ×
1
m
)
𝑱 = −𝑫
𝒅𝑪
𝒅𝒙

6. PROBLEMA 1
 Una placa de hierro se expone a una atmósfera
de cementación (rica en carbono) por un lado,
y a una atmósfera descarburante (carbono
deficiente) por el otro lado a 7000C. Si existe
una condición de estado estacionario, calcule
la difusión de carbono a través de la placa si las
concentraciones de carbono en las posiciones
de 5 y 10 mm debajo de la superficie de
cementación son 1.2 y 0.8 Kg/m3,
respectivamente. Asuma un coeficiente de
difusión de 3x10-11m2/s a esta temperatura.
Segundo Espín

7. Segundo Espín
𝑱 = 𝟐. 𝟒 𝒙 𝟏𝟎−𝟗
𝑲𝒈
𝒎 𝟐 − 𝒔
𝑱 = 𝑫
𝝏𝑪
𝝏𝒙
= −𝑫
𝑪 𝑨 − 𝑪 𝑩
𝒙 𝑨 − 𝒙 𝑩
𝑱 = −(
𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟏 𝒎 𝟐
𝒔
)
(𝟏. 𝟐 − 𝟎. 𝟖)
𝑲𝒈
𝒎 𝟑
𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑 − 𝟏𝟎−𝟐 𝒎
SOLUCIÓN
Utilizando la ecuación de la primera ley de Fick,
tenemos:

8. PARÁMETROS PARA DIFUSIÓN
Segundo Espín

9. Segundo Espín
𝑫 = 𝑫 𝟎 𝐞𝐱𝐩(−
𝑸
𝑹𝑻
)
R es la constante
molar de los gases
8.314
𝑱
𝒎𝒐𝒍 𝐊
ó 𝟏𝟗𝟖𝟕
𝒄𝒂𝒍
𝒎𝒐𝒍 𝑲
D = Capacidad de
difusión (m2/s)
DO = constante de
proporcionalidad (m2/s)
Q = energía de activación de las especies
en difusión
𝑱
𝒎𝒐𝒍
ó
𝒄𝒂𝒍
𝒎𝒐𝒍
T es la temperatura en ºK
EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA DIFUSIÓN
EN SÓLIDOS

10. PROBLEMA 2
Calcule la capacidad de difusión D
en m2/s, para la difusión del
níquel en hierro FCC a 1100oC.
Utilice los valores de Do = 7.7x10-
5m2/s; Q = 280 KJ/mol; R = 8.314
J/(mol.oK).
Segundo Espín

11. SOLUCIÓN
 Utilizando la ecuación cuando
interviene la temperatura tenemos:
 𝐷 = 𝐷 𝑜 𝑒−
𝑄
𝑅𝑇
 𝐷 = 7.7𝑥10−5 𝑚2
𝑠
𝑒
−
280000𝐽/𝑚𝑜𝑙
(8.314𝐽/(𝑚𝑜𝑙.𝐾))(1373𝐾)
 𝐷 = 7.7𝑥10−5 𝑚2
𝑠
𝑒−24.53
 𝑫 = 𝟏. 𝟕𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟓
𝒎 𝟐
/𝒔
Segundo Espín

12. GRACIAS POR SU AMABLE ATENCIÓN