67.13. Conocimiento de Materiales I

Que el alumno adquiera los conocimientos básicos sobre la estructura de los materiales de uso en ingeniería en general y de los metales en particular, y su relación con las propiedades de los mismos, especilamente las mecánicas, como fundamento para la selección y aplicación al diseño mecánico y construcción . Que identifique los factores que intervienen en los modos de falla de los metales a fin de definir los alcances de su utilización Que se familiarice con el manejo sistemas de unidades magnitudes de propiedades mecánicas y su medición. Que adquiera la actitud el cuidado y correcto uso de los instrumentos de laboratorio. Que trabaje con claridad en la transmisión de información técnica por medio de la redacción de informes.

1.Introducción al estudio de los materiales. Tipos de materiales. Los materiales en Ingeniería. Clasificación comportamiento mecánico de los materiales. Resistencia a la rotura, a la fluencia, ductilidad y tenacidad. Influencia de la temperatura, del estado de carga y la velocidad de aplicación de la carga. Concepto de estructura. Relación entre estructura y propiedades mecánicas de los materiales Influencia de la composición química y de la historia termomecánica, Comportamiento de los materiales en servicio. Concentradores de tensiones.
2.Enlaces Atómicos. Enlaces primarios y secundarios Número de coordinación. Tipos de enlaces: Iónico, covalente, metálico, Van der Walls. Energías de unión, su relación con las propiedades de físicas de los materiales: módulo elástico y propiedades térmicas. Sólidos Cristalinos y amorfos. Conceptos de geometría y estructura cristalina. Celda unitaria .tipos de apilamiento. Factor de empaquetamiento. Polimorfismo y alotropía Sistemas Cristalinos Estructura cristalina de los metales. Direcciones y planos cristalinos. Índices de Miller. Difracción de rayos X.
3.Imperfecciones de los Sólidos cristalinos Defectos puntuales , lineales, de superficie y de volumen Vacancias, Intersticiales, dislocaciones. Dislocaciones de borde y de hélice, vector de Burgers. Campos de tensión asociados a las dislocaciones. Fuente de Frank-Read Maclas, estructuras policristalinas, bordes de grano, fallas de apilamiento, Poros, inclusiones. Tamaño de grano. . Soluciones Sólidas Clasificación Reglas de Hume Rothery
4 Difusión. Difusión. Mecanismos de vacancias, intersticiales, de anillos y bordes de grano. Primera y segunda leyes de Fick.. Influencia de la concentración y la temperatura en la constante de difusión. Experiencia de Kirkendall. Aplicación de la difusión a los procesos Metalúrgicos.
5. Diagramas de fase y microestructuras. Equilibrio de fases. Regla de las fases de Gibbs. Diagramas de equilibrio. Sistemas Binarios Nucleación. Estructuras de nucleación y crecimiento. Radio crítico. Nucleación homogénea y heterogénea. Crecimiento cristalino a partir de una fase líquida. Solidificación de un metal puro. Solidificación de soluciones. Sobreenfriamiento constitucional. Crecimiento planar y dendrítico. Estructura de lingotes. Micro y macro segregación. Porosidad. Diagramas de equilibrio de aleaciones de uso tecnológico. Diagramas Fe C metaestable y estable. Aceros y fundiciones Clasificación de Aceros. Aceros aleados Clasificación de fundiciones. Microestructura de aceros y fundiciones. Diagramas de equilibrio de bronces y latones
6 Deformación plástica de los metales. Deformación por deslizamiento. Deformación por movimiento de dislocaciones . Tensión de corte crítica resultante. Sistemas de deslizamiento. Deformación de los cristales de los sistemas cúbico centrado en las caras, cúbico centrado en el cuerpo y hexagonal compacto. Deformación por maclado. Mecanismos de endurecimiento de los metales. Endurecimiento por reducción del tamaño de grano, por disolución sólida. por deformación. plástica.. Deformación de policristales. Recuperación recristalización y crecimiento de grano
7.Transformaciones de fases de los metales. Tratamientos térmicos de los metales. Recristalización con deformación plástica previa. Temperatura de recristalización. Deformación crítica. Transformaciones de fase con recristalización alotrópica. Tratamiento térmico de los aceros. Curvas de TTT.(isotérmicas) y CCT (de enfriamiento continuo). Relación con el diagrama FeC. Transformaciones perlítica, bainítica y martensítica.. Los elementos de aleación, su influencia en los procesos de transformación. Aceros aleados. Recocido normalizado Temple y revenido. Templabilidad. Ensayo Jominy. Endurecimiento por preprecipitación. Tratamientos termoquímicos.
8. Degradación de los materiales en servicio Fractura de materiales , Criterio de Griffith. Corrección por plasticidad. Concepto de tenacidad a la fractura. Campos de tensiones en presencia de fisuras. Mecánica de la fractura lineal elástica. Micromecanismos de fractura. Relación entre microestructura y fractotenacidad. Tamaño crítico de una fisura. Fatiga. Nucleación de fisuras por fatiga. Aspectos microscópicos y macroscópicos del fenómeno de fatiga. Propagación de fisuras por fatiga. Comportamiento mecánico de los metales a alta temperatura.. Influencia de la tensión y la temperatura. Mecanismo microscópico de la fluencia en caliente. Aleaciones para utilización a temperaturas elevadas. Corrosión de los metales. Modos de corrosión. Mecanismos. Influencia del medio ambiente. Aceros inoxidables. Clasificación Propiedades. Fenómenos de corrosión que afectan a los aceros inoxidables .Picado. Corrosión intergranular.