PROGRAMA DE ESTUDIO. Asignatura: Horas: Total (horas): Obligatoria X Teóricas 4.0 Semana 6.0 Optativa Prácticas Semanas 96.

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO METALURGIA FÍSICA Asignatura Clave Semestre Créditos Ingeniería Mecánica e Industrial Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica División Departamento Carrera(s) en que se imparte Asignatura: Horas: Total (horas): Obligatoria X Teóricas 4.0 Semana 6.0 Optativa Prácticas Semanas 96.0 Modalidad: Curso, laboratorio Seriación obligatoria antecedente: Ciencia de Materiales Seriación obligatoria consecuente: Ninguna Aprobado: Fecha: Consejo Técnico de la Facultad 25 de febrero, 4 y 17 de marzo, y 16 de junio de 2005 Consejo Académico del Área de las Ciencias 8 de agosto de 2005 Físico Matemáticas y de las Ingenierías Objetivo(s) del curso: Relacionar las propiedades de los metales y aleaciones con sus microestructuras, a la vez de comprender la relación existente entre la microestructura y el procesamiento termomecánico del material, esto a partir de conceptos de física de estado sólido y termodinámica química. Temario NÚM. NOMBRE HORAS 1. Introducción Microestructura de fases, granos y límites de grano Estructura y teoría de fases metálicas Difusión Solidificación y transformaciones de fase Defectos cristalinos Mecanismos de deformación Mecanismos de endurecimiento Tratamientos termomecánicos Prácticas de Laboratorio 32.0 Total 96.0

2 METALURGIA FÍSICA (2 / 5) 1 Introducción Objetivo: Presenta los alcances del curso y motivar al alumno en cuanto a la importancia de la metalurgia física para el estudio de los materiales metálicos 2 Microestructura de fases, granos y límites de grano Objetivo: Conocer los conceptos de fase, grano y límite de grano; y su efecto en las propiedades del material su importancia 2.1 Fase, grano y límite de grano. 2.2 Características del límite grano. 2.3 Grados de libertad de límite de grano 2.4 Campo de esfuerzos asociados al límite de grano 2.5 Energía asociada al límite de grano y su medición. 2.6 Límites de grano entre cristales de diferentes fases 2.7 Tamaño de grano 2.8 Efecto del límite de grano en las propiedades mecánicas del material 3 Estructura y teoría de fases metálicas Objetivo: Conocer la razón termodinámica de los diagramas de fase. Su aplicación y tipos característicos, con énfasis en el diagrama Fe-C. 3.1 Solubilidad en estado sólido. Reglas de Hume Rhotery 3.2 Naturaleza física de las mezclas de fases 3.3 Conceptos termodinámicos del diagrama de fases 3.4 Diagrama de fases para una sustancia pura 3.5 Diagramas binarios tipo (solubilidad total, insolubilidad total, solubilidad parcial, con intermetálicos; transformaciones eutéctica, eutectoide, peritéctica, peritectoide, monotéctica) 3.6 Diagrama de fases ternario. Su interpretación y manejo (Triángulo de composición ternaria, secciones isotérmicas 3.7 El diagrama Hierro-carbono 4 Difusión Objetivo: Conocer los factores que influyen en la difusión, así como los modelos empleados para describir la misma. 4.1 Mecanismos de difusión. Difusión intersticial, Difusión sustitucional 4.2 Razón termodinámica de la difusión 4.3 Primera y segunda ley de Fick. Soluciones a la segunda ley de Fick

3 METALURGIA FÍSICA (3 / 5) 5 Solidificación y transformaciones de fase Objetivo: Conocer los mecanismos a través de los cuales se da la solidificación y las transformaciones de fase, así como las variables que en éstas influyen. 5.1 Flujo de calor durante la solidificación 5.2 Nucleación. Homogénea y heterogénea 5.3 Crecimiento dendrítico 5.4 Solidificación. Peritéctica y Eutéctica 5.5 Homogenización y segregación 5.6 Porosidad 5.7 Transformaciones en estado sólido 5.8 Transformaciones adifusivas 6 Defectos cristalinos Objetivo: Describir los diferentes tipos de defectos cristalinos, sus efectos sobre las propiedades del material, así como la influencia que temperatura y deformación tienen en éstos. 6.1 Defectos de punto. Sitios vacantes, átomos sustitucionales, átomos intersticiales 6.2 Defectos de línea. Dislocaciones, campo de deformación asociado, campo de esfuerzos, energía asociada 6.3 Defectos de superficie. Límites de grano, maclas 6.4 Defectos de Volumen. 7 Mecanismos de deformación Objetivo: Conocer los mecanismos a través de los cuales se da la deformación plástica en los cristales metálicos. 7.1 Evidencia experimental del deslizamiento entre planos. Ley de Schmid 7.2 Resistencia teórica al deslizamiento 7.3 Descripción de la deformación plástica a través del movimiento de las dislocaciones 7.4 Fuentes de dislocaciones 7.5 Deformación por maclaje

4 METALURGIA FÍSICA (4 / 5) 8 Mecanismos de endurecimiento Objetivo: Conocer los diferentes mecanismos a través de los cuales se incrementa la resistencia mecánica en los metales, así como el efecto de las diversas variables que influyen en éstos. 8.1 Endurecimiento por solución sólida. 8.2 Endurecimiento por trabajo en frío. Teoría de Taylor, efecto de límite de grano 8.3 Endurecimiento por precipitación. Nucleación y crecimiento de precipitados, descomposición espinoidal, precipitación discontinua y descomposición eutectoide. Aplicaciones del endurecimiento por precipitación. 8.4 Endurecimiento martensítico. Morfología, nucleación y crecimiento de la martensita; efecto de memoria de forma. 9 Tratamientos termomecánicos Objetivo: Conocer el efecto que la deformación y el tratamiento térmico tienen sobre la microestructura y como consecuencia las propiedades mecánicas de los metales y aleaciones, con énfasis en los aceros 9.1 Efecto de la deformación plástica en la microestructura 9.2 Recuperación y recristalización 9.3 Trabajo en caliente, tibio y frío 9.4 Recocido y normalizado en los aceros 9.5 Endurecimiento por temple en los aceros. Diagramas CCT y TTT 9.6 Tratamientos termoquímicos en los aceros 9.7 Otros tratamientos. Austemplado y martemplado 9.8 Recuperación. Relevado de esfuerzos. Precipitación de carburos. Transformación de fases. 9.9 Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio Bibliografía básica: HAASEN, Peter Physical Metallurgy Cambridge University Press, 1996

5 METALURGIA FÍSICA (5 / 5) CAHN, R. W., HAASEN, P. Physical Metallurgy North-Holland Physics Publishing, 1992 Bibliografía complementaria: CHALMERS BRUCE, John Wiley & SONS Muñoz del Corral, Francisco Metalurgia Física España Aguilar, 1968 Versión española por Dr. Francisco RED-HILL, Robert E. Physical Metallurgy Principles PWS Publishing Company, 1991 PORTER D. A., Phase, EASTERLING, Kenneth E. Transformations in Metal and Alloys Chapman and Hall, 1992 Sugerencias didácticas: Exposición oral X Lecturas obligatorias X Exposición audiovisual X Trabajos de investigación X Ejercicios dentro de clase X Prácticas de taller o laboratorio X Ejercicios fuera del aula X Prácticas de campo Seminarios Otras Forma de evaluar: Exámenes parciales X Participación en clase X Exámenes finales X Asistencias a prácticas X Trabajos y tareas fuera del aula X Otras (trabajos de investigación) Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asignatura Personal con posgrado en Metalurgia, Ingeniería Mecánica con orientación en Materiales, Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Activo en investigación y/o desarrollo tecnológico