Metalurgia Metalurgia

Física y Física y MecánicaMecánicaLilian Navea Dantagnan

Departamento de MetalurgiaUniversidad de Atacama

lilian.navea@uda.cl

Importancia de los materiales

A través de la historia es posible observar la importancia que los materiales han tenido en la vida del hombre.

Tal ha sido el impacto de los materiales que algunas etapas de la civilización han sido denominadas por el tipo de material que el hombre utilizó:

Edad de Piedra (hasta 2000 AC)

Edad del Bronce (2000 – 700 AC)

Edad del Hierro (700 AC – 100 DC)

Edad de Piedra o El Paleolítico(del griego paleo, ‘antiguo’, y lithos, ‘piedra’)

Inferior

Se inicia con los primeros útiles

líticos reconocibles hallados en

Etiopia, fechados hace 2.5 millones de

años atrás.

Medio

Es un periodo que se extendió

desde hace 180.000 hasta 40.000 años, y

coincidió ampliamente con la presencia del

hombre de Neandertal

Superior

Corresponde con la presencia del

hombre moderno Homo Sapiens, y tuvo su final hace

10.500 años

Venus de Willendorf

Edad del Cobre, Edad del Bronce.

La Edad del Cobre o

Calcolítico tuvo su fin

cuando se logro

sustituirse las

aleaciones de cobre-

arsénico por nuevas

aleaciones de cobre

estaño, originando el

bronce.

La Edad del Bronce,

descubrimientos

datados del año 4.500

a.C., en Bang Chien

en Tailandia, tuvo su

fin en el 1.200 a.C.

Edad del Hierro.

Periodo histórico durante el cual el hierro reemplazo al bronce,

como material de fabricación de armas y herramientas

La edad del hierro

comenzó en China en el

600 a.C., en el África

Sbsahariana entre el 500-

400 a.C.,

Los primeros en utilizar el hierro fueron los

Hititas entre el 2.00 y el 1.500 a.C.,

Bujes Engranajes

Uso del bronce en la actualidad

Siempre se ha utilizado materiales naturales,

actualmente los mejora, inventa y diseña materiales

nuevos.

La metalurgia ha sido y seguirá

siendo una de las ciencias

predominantes en el desarrollo de

la humanidad…..

Química

Ciencia de los materiales(Metalurgia Física)

Ingeniería mecánica

Ingeniería de los materiales(Metalurgia Mecánica)

Física

Ciencia e Ingeniería de Materiales

Procesamiento

Estructura Propiedades

ProductoFinal

OBJETIVO GENERAL: Identificar los elementos básicos que relacionan las propiedades y estructuras del comportamiento de la materia y relacionar lo anterior al uso y selección de materiales en aplicaciones de ingeniería. 

CONTENIDOS:

UNIDAD 1 INTRODUCCION

Objetivo:  Reconocer  los  diferentes  hitos  históricos  de  la  metalurgia  física  y mecánica asociados al desarrollo del hombre.

1. Arqueometalurgia

2. Desarrollo de la metalurgia física 

3. Desarrollo de la metalurgia mecánica

UNIDAD 2: DEFECTOS CRISTALINOS

Objetivo: Distinguir y explicar los diferentes defectos cristalinos existentes en la materia.

2.1 Introducción

2.2 Resistencia de metales perfectos

2.3 Elementos y clasificación de dislocaciones

2.4 Energía de dislocación

2.5 Interacción entre dislocaciones

2.6 Fallas de apilamiento

2.7 Deslizamiento de dislocaciones

2.8 Vacancias

2.9 Límites de granos

UNIDAD 3. DIFUSION

Objetivo: Explicar los diferentes fenómenos relacionados con la difusión en materiales.

3.1 Introducción

3.2 Ecuación de flujo

3.3 Sistemas en estado estacionario

3.4 Ecuaciones sistemas estado estacionario y no-estacionario

3.5 Mecanismos de difusión atómica

3.6 Difusión en sistemas binarios

3.7 Movilidad atómica

3.8 Difusión en sistemas ternarios

3.9 Difusión en defectos cristalinos

UNIDAD 4. RECUPERACION Y RECRISTALIZACION

Objetivo: Explicar los diferentes fenómenos de recuperación y recristalización que suceden en materiales.

4.1 Introducción

4.2 Energía almacenada en trabajo en frío

4.3 Determinación de energía de deformación

4.4 Relajación de energía almacenada

4.5 Fenómeno de recuperación

4.6 Poligonización y movimiento de dislocaciones

4.7 Transformaciones de nucleación y crecimiento

4.8 Fenómeno de recristalización

4.9 Desplazamiento de borde de grano y rotación de grano

4.10 Efectos de impurezas en recocido

4.11 Microestructuras de equilibrio

UNIDAD 5 TRANSFORMACIONES DE FASE

Objetivo: Aplicar y analizar las transformaciones de fase para obtener las propiedades específicas de los materiales requeridos en aplicaciones de ingeniería..

5.1 Nucleación en sólidos.

5.2 Cinética de crecimiento.

5.3 Diagramas TTT para aceros.

5.4 Transformaciones durante enfriamiento continuo.

5.5 Transformaciones masivas.

5.6 Transformación orden-desorden

5.7 Transformación martensítica

5.8 Precipitación discontinua.

UNIDAD 6 FENOMENOS DE ENDURECIMIENTO

Objetivo: Explicar los fenómenos de endurecimiento y relacionar estos con las propiedades de los materiales usado en ingeniería.

6.1 Introducción

6.2 Tipos de defectos cristalinos

6.3 Mecanismos de deformación

6.4 Mecanismos de endurecimiento

UNIDAD 7 ENSAYOS MECÁNICOS

Objetivo: Distinguir y explicar los diferentes ensayos mecánicos usados en ingeniería para la determinación de propiedades mecánicas

7.1 Ensayo de tensión

7.2 Ensayo de torsión

7.3 Ensayo de dureza

7.4 Ensayo de fatiga

7.5 Ensayo de Creep y de ruptura

7.6 Ensayo de temperatura de transición dúctil frágil

UNIDAD 8 RELACIONES DE ESFURZO Y DEFORMACION PARA EL COPORTAMIENTO ELASTICO

Objetivo: Distinguir y explicar las relaciones existentes entre el esfuerzo y deformación y relacionar lo anterior al comportamiento mecánico de la materia

8.1 Introducción

8.2 Descripción del esfuerzo en un punto

8.3 Estado de esfuerzo en dos y tres dimensiones

8.4 Circulo de Mohr en 2D y 3D

8.5 Descripción de deformación en un punto

8.6 Relaciones de esfuerzo-deformación

8.7 Relaciones generalizadas de esfuerzos y deformaciones

UNIDAD 9 ELEMENTOS DE PLASTICIDAD

Objetivo: Distinguir y explicar las relaciones básicas existentes entre el esfuerzo y deformación plástica de materiales.

9.1 Curva de flujo

9.2 Deformación verdadera

9.3 Criterio de falla en materiales dúctiles

9.4 Criterio de falla en materiales frágiles

BIBLIOGRAFÍA:

• P Shewmon. Transformation In Metals. Mc Graw-Hill. (1969).

• Reed-Hill, Robert E. Introducción a la Metalurgia Física. México, Continental,

1972.

• Avner Sidney H. Introducción a la metalurgia física. Editorial Madrid Del

Castillo. 2ª edición.1983.

• Askeland Donald R, La ciencia e ingeniería de los materiales. University of

Missouri-Rolla. Editorial Chapman and Hall 2004.

• Smith, William F., Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales,

Editorial Madrid:McGraw-Hill, 3a.ed, 1998

• Dieter, George. Mechanical Metallurgy. New York, Mc. Graw Hill. 3ª edición.

1986. 

•Gere, James M Mecánica de materiales. México, grupo Editorial

Iberoamérica,1998