TRANSFORMACIONES DE FASE 1525 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA METALÚRGICA. 5o. NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teoría 3 Prácticas 2 CRÉDITOS 8

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1 TRANSFORMACIONES DE FASE 1525 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA METALÚRGICA UBICACIÓN SEMESTRE 5o. TIPO DE ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teoría 3 Prácticas 2 CRÉDITOS 8 INTRODUCCIÓN. En la Metalurgia Física, uno de los campos de mayor interés en la interpretación de los cambios en la estructura interna de los metales y aleaciones, causados por los elementos aleantes, el trabajado mecánico y los tratamientos térmicos. Este curso pretende primordialmente proveer las bases teóricas que nos permitan entender e interpretar a los procesos que controlan los arreglos atómicos y la microestructura, con el objeto de diseñar y producir metales y aleaciones que tengan propiedades óptimas. Objetivos Generales de Aprendizaje. Al finalizar el curso, los alumnos: Describirán los mecanismos de nucleación y crecimiento, durante una transformación de fase. Identificarán las transformaciones de fase, en estado sólido, controladas por difusión. Identificarán la formación de fases martensíticas. Describirán los fundamentos de la teoría cinética de las transformaciones de fase. Interpretarán las transformaciones de fase para obtener propiedades óptimas en los metales y sus

2 UNIDAD 1.- I N T R O D U C C I Ó N. 1.5 h. Comprenderán la importancia de las transformaciones de fase en los metales y sus Definiciones. Ecuación general de balance de flujo másico. Primera Ley de Pick. El coeficiente de difusión. Mecanismos atómicos de difusión. Difusión sustitucional. Autodifusión. Difusividad química e instantánea. Movilidad atómica Difusión en los límites de grano y a través de superficies libres. Aplicaciones en carburización. homogeneización, descarburización, oxidación, otros. UNIDAD 3.- N U C L E A C I Ó N Y C R E C I M I E N T O. 4.5 h. Describirán los mecanismos de nucleación y crecimiento. Interpretarán la cinética que involucra el proceso de solidificación de metales puros. Definiciones. Solidificación de metales puros. Nucleación homogénea. Nucleación heterogénea. Velocidad de nucleación. Crecimiento cristalino. Velocidad de crecimiento cristalino. Transformaciones de fase isotérmicas. Transformaciones de fase durante un enfriamiento continuo. UNIDAD 4.- I N T E R F A S E. 6 h. Reconocerán la importancia de las interfases durante las transformaciones de fase de los metales y sus Describirán la clasificación, las formas geométricas y la energía superficial de interfases. Definiciones. Importancia de las interfases durante las transformaciones de fase. Clasificación. Geometría Energía de interfase. Límites de grano de ángulo pequeño.

3 Interfases coherentes y no coherentes. Tensión superficial y energía libre superficial de las interfases. Presencia de una segunda fase. La forma de los granos en 2 y 3 dimensiones. Acumulación de soluto (segregación) en los límites de grano. Movimiento de los límites de grano. UNIDAD 5.- P R E C I P I T A C I Ó N. 18 h. Describirán las características de las transformaciones de fase por precipitación (contínua y discontínua). Explicarán los mecanismos de nucleación en el estado sólido. Identificarán la cinética de una transformación de fase por precipitación. Reconocerán la importancia de la precipitación durante una transformación de fase en soluciones sólidas. CONTENIDO Definiciones. Nucleación en soluciones sólidas durante una transformación de fase. Aspectos termodinámicos de una transformación de fase. Definición y clasificación del fenómeno de precipitación. Secuencias de precipitación. Formación y crecimiento de partículas. Precipitación de una sola fase. Precipitados amorfos. Cinética de crecimiento. Precipitados en forma de placas. (estructura de Wildmanstatten). Transformación eutectoide (morfología, nucleación y cinética de crecimiento). Precipitación discontínua a características. UNIDAD 6.- MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO. 6 h. Describirán los distintos mecanismos de endurecimiento de los metales y sus Relacionarán los mecanismos de endurecimiento con el ordenamiento cristalino y la microestructura en los metales y sus Definiciones. Importancia del endurecimiento de los metales y sus Endurecimiento por solución sólida. Endurecimiento por precipitación. Endurecimiento por trabajado mecánico (maclado).

4 UNIDAD 7.- RECUPERACIÓN Y RECRISTALIZACIÓN. 3 h. Identificarán los mecanismos de recuperación y recristalización en los metales y sus Describirán la cinética de los procesos de recuperación y recristalización en relación en la deformación previa, la temperatura y el tiempo de recocido, y el tiempo de grano en los metales y sus Definiciones. Energía almacenada durante el trabajado mecánico. Liberación de la energía almacenada durante el recocido. Mecanismos de la nucleación para la recristalización. Cinética de recristalización. Control de la temperatura de recristalización y del tamaño de grano trabajado en caliente. Textura. Recristalización secundaria. UNIDAD 8.- TRANSFORMACIONES MARTENSÍTICAS. 6 h. Describirán las características de las transformaciones martensíticas. Reconocerán la importancia de las transformaciones martensíticas en la obtención de propiedades en los metales y sus Definiciones. Importancia de la transformación martensítica. Nucleación. Maclado. Cristalografía y movimiento atómico durante el maclado. Cristalografía de las transformaciones martensíticas. Movimiento cooperativo, velocidad de la interfase y característica adifusional de una transformación matemática. Morfología. Estructura de la interfase. Cinética de la transformación. Aspectos termodinámicos de la transformación matemática. Reversibilidad. Estabilización y efectos de la deformación plástica y del esfuerzo aplicado. Bainita.

5 BIBLIOGRAFÍA. VERHOEVEN, J.D. " Principles of Physical Metallurgy ". ed. John Wiley and Sons, SHEWMON, P. G. "Transformations in Metals". ed. Mc. Graw Hill, SMALLMAN, R. E. "Modern Physical Metallurgy". Ed. Butter worths, RUSELL, K.C. and Aronson, H.I. "Precipitation Processes in Solids". The Metallurgical Society of AIME, ASM. "Diffusion", ASM " Phase Transformations", HANSEN, P. "Physical Metallurgy" Ed. Cambrige Iniversity Press, METOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA. Se utilizarán las técnicas de exposición con interrogatorio y la investigación documental. EVALUACIÓN. La calificación final será obtenida de la calificación de los exámenes parciales aplicados durante el curso, la participación en clase y la calificación correspondiente de laboratorio. REQUISITOS PARA LLEVAR EL CURSO. Fundamentos de Metalurgia Física.