PROGRAMA DETALLADO VIGENCIA TURNO UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA 2009 DIURNO

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1 PROGRAMA DETALLADO VIGENCIA TURNO UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA 2009 DIURNO INGENIERÍA NAVAL SEMESTRE ASIGNATURA 4to ELEMENTOS DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES CÓDIGO HORAS MEC TEORÍA PRÁCTICA LABORATORIO UNIDADES DE CRÉDITO PRELACIÓN QUF OBJETIVO GENERAL Analizar los métodos de composición, estructuras y procesamiento de los materiales y su aplicación en la actividad. 2.- SINOPSIS DE CONTENIDO Esta asignatura pretende la introducción del estuante en el conocimiento de los métodos de obtención y propiedades de los materiales. De acuerdo a lo anterior se espera que a futuro el Ingeniero Naval profundice en áreas concretas inherentes a su actividad. La asignatura se compone de nueve (9) unidades especificadas a continuación: UNIDAD 1: Estructura y cristalización de los metales. UNIDAD 2: Deformación plástica. UNIDAD 3: Recocido y trabajo en caliente. UNIDAD 4: Constitución de las aleaciones. UNIDAD 5: Diagrama de fases. UNIDAD 6: Diagrama hierro-carbono. UNIDAD 7: Aceros. UNIDAD 8: Hierro fundido. UNIDAD 9: Metales y Aleaciones No Férreas. 3.- ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS GENERALES Diálogo Didáctico Real: Actividades presenciales (comunidades de aprendizaje), tutorías y actividades electrónicas. Diálogo Didáctico Simulado: Actividades de autogestión académica, estudio independiente y servicios de apoyo al estudiante. ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN La evaluación de los aprendizajes del estudiante y en consecuencia, la aprobación de la asignatura, vendrá dada por la valoración obligatoria de un conjunto de elementos, a los cuales se les asignó un valor porcentual de la calificación final de la asignatura. Se sugieren algunos indicadores y posibles técnicas e instrumentos de evaluación que podrá emplear el docente para tal fin. Realización de actividades teórico-prácticas. Aportes de ideas a la Comunidad (información y difusión). Actividades de Auto-evaluación / co-evaluación

2 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Describir los tipos de imperfecciones del cristal, reconociendo las diferentes estructuras cristalinas de los metales. Explicar los diferentes mecanismos de deformación plástica y sus efectos del trabajo en frío sobre las propiedades mecánicas de los metales. Identificar las diversas técnicas de recocido y trabajo en caliente. CONTENIDO ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN BIBLIOGRAFÍA UNIDAD 1: ESTRUCTURA Y CRISTALIZACIÓN DE LOS METALES. 1.1 Estructura atómica. Tipos de enlace. Diámetro atómico. Estructura cristalina. Planos cristalográficos. Mecanismo de cristalización. Imperfecciones del cristal. Tamaño de grano. UNIDAD 2: DEFORMACIÓN PLÁSTICA 2.1 Deformación por deslizamiento. Mecanismo de deslizamiento. Deformación por maclaje. Deslizamiento, maclaje y fractura. Efecto del trabajo en frío sobre las propiedades de los metales. UNIDAD 3: CALIENTE RECOCIDO Y TRABAJO EN 3.1 Recocido. Etapas del recocido. Efectos del recocido sobre las propiedades de los metales. Trabajo en caliente. Diferencias entre trabajo en caliente y trabajo en frío.

3 Describir las diferentes fases constituyentes de las aleaciones. Analizar diagramas de fase reales utilizando las diferentes propiedades de los metales. Analizar las distintas fases del diagrama hierro-carbono, haciendo énfasis en las propiedades de la estructura y el enfriamiento bajo equilibrio. UNIDAD 4: CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES Introducción. Clasificación de las aleaciones. Metal puro. Fase intermedia de una aleación. Tipos de fases intermedias. Soluciones sólidas. Tipos de soluciones sólidas. UNIDAD 5: DIAGRAMA DE FASES 5.1 Introducción. Diagrama para dos metales completamente solubles en estado líquido y sólido. Construcción del diagrama. Regla de la composición química de las fases. Regla de las cantidades relativas de cada fase. Enfriamiento bajo equilibrio. Homogenización. Propiedades de las aleaciones de solución sólida. Diagrama para dos metales completamente insolubles en estado líquido y completamente insolubles en estado sólido. La reacción eutéctica. Diagrama para dos metales completamente solubles en estado líquido y parcialmente soluble en el estado sólido. Endurecido por envejecimiento. Diagramas con la formación de una fase intermedia de fusión convergente. La reacción peritéctica, la reacción monotéctica. Transformaciones en estado sólido. La reacción eutectoide. La reacción peritéctoide. Diagrama reales. UNIDAD 6: DIAGRAMA HIERRO-CARBONO 6.1 Introducción. Diagrama hierro carbono. Definición de estructuras. Solubilidad del carbono en el hierro. Línea de temperatura critica. Enfriamiento bajo equilibrio del acero.

4 Analizar las diferentes propiedades que deben poseer los aceros. UNIDAD 7: ACEROS 7.1 Tratamiento térmico de los aceros: Recocido total. Normalización. Endurecimiento. Diagrama de transformación isotérmica. Curvas de enfriamiento y diagrama T-I. Diagrama T-E de enfriamiento continuo. Posición de las curvas T-I. Temperatura de austenización. Mecanismo de eliminación de calor durante el temple. Templabilidad. Prueba Jominy. Revenido. Austenizado. Tratamientos térmicos superficiales: carburación, cianuración y carbonitruración, nitruración. Endurecimiento por llama. Endurecimiento por inducción. Tensiones residuales. 7.2 Aceros aleados: Propósito de la aleación de acero. Efectos de los diferentes aleantes sobre la ferrita. Efectos de los diferentes aleantes sobre el carbono. Influencia de los elementos aleantes sobre el diagrama hierro-carbono. Efecto de los aleantes sobre el revenido. Aceros al Níquel. Aceros al cromo. Aceros al Manganeso. Aceros al Vanadio. Aceros al Molibdeno. Aceros al Silicio. Aceros Inoxidables. 7.3 Aceros para herramientas: Clasificación de los aceros para herramientas. Selección. Propiedades comparativas: Propiedades no deformadoras, Templabilidad, tenacidad, resistencia al desgaste, dureza al rojo, maquinabilidad y resistencia a la descarburación. Aceros para herramientas templables en agua. Aceros para herramientas resistentes a impacto. Aceros para herramientas para trabajo en frío. Aceros para herramientas para trabajos calientes. Aceros para herramientas de alta velocidad. Aceros para moldes. Tratamientos térmicos de aceros para herramientas. Fallas de las herramientas. Materiales especiales de corte.

5 Establecer el tipo de hierro fundido que debe ser usado en los diferentes casos según su aplicación. UNIDAD 8: HIERRO FUNDIDO 8.1 Hierro fundido blanco. Hierro fundido maleable. Hierro perlítico maleable. Hierro fundido gris. Silicio en hierro fundido. Manganeso en hierro fundido. Fósforo en hierro fundido. Tratamiento térmico del hierro gris. Tamaño y distribución de las hojuelas de grafito. Propiedades mecánicas y aplicaciones del hierro fundido gris. Hierro fundido moldeado en frío. Hierro fundido nodular. Hierro fundido aleado. Determinar el tipo de metal y aleación no férrea que debe ser usado en diferentes casos según su aplicación. UNIDAD 9: METALES Y ALEACIONES NO FÉRREAS 9.1 Hierro fundido blanco. Hierro fundido maleable. Hierro perlítico maleable. Hierro fundido gris. Silicio en hierro fundido. Manganeso en hierro fundido. Fósforo en hierro fundido. Tratamiento térmico del hierro gris. Tamaño y distribución de las hojuelas de grafito. Propiedades mecánicas y aplicaciones del hierro fundido gris. Hierro fundido moldeado en frío. Hierro fundido nodular. Hierro fundido aleado. Smith, W. (2004) Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Metales. Tercera edición. España: Mc Graw-Hill.

6 LABORATORIO PRÁCTICA No 1: ENSAYOS DE TRACCIÓN Curva esfuerzo vs. deformación. Módulo de elasticidad. Esfuerzo de fluencia y ruptura. Acritud. Aspecto de una fractura. PRÁCTICA No 2: ENSAYOS DE DUREZA Dureza Rockwell. Dureza Brinell. Dureza Vickers. Macrodureza y Microdureza. Comparación entre un material trabajado en frío y uno trabajado en caliente. PRÁCTICA No 3: ENSAYOS DE IMPACTO Ensayo Izod. Ensayo Charpy. Aspecto de una fractura. Resiliencia. PRÁCTICA No 4: PROBETAS Preparación de probetas. Embutido en baquelita o lucita, corte y pulido de las probetas, ataque químico y protección de la superficie. PRÁCTICA No 5: ANÁLISIS METALOGRÁFICO Acero hipoeutectoides. Acero eutectoide Acero hipereutectoide. Acero inoxidables. PRÁCTICA No 6: TRATAMIENTOS TÉRMICOS a) Endurecimiento del acero. Análisis de la estructura martensitica. Influencia del medio de temple sobre la dureza. b) Recocido. Tiempo de recocido. Influencia del recocido sobre las propiedades mecánicas y sobre el tamaño del grano. c) Endurecimiento por envejecimiento. Influencia de la temperatura en el envejecimiento. d) Revenido. Influencia del revenido sobre la dureza y tamaño del grano. BIBLIOGRAFÍA Askeland, D. (2004) Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Cuarta edición. México: Thomson Editores. Flinn, R. (1989) Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones. Colombia: Mc Graw-Hill. Mayagoitia, J (2004) Tecnología e Ingeniería de los Materiales. Mexico: Mc Graw-Hill. Avner, S. (1988) Introducción a la Metalurgia Física. Mc Graw-Hill. Sánchez, J. (1997) Minería y Metalurgia en la Edad Moderna Libros. Aula Magna. Guliaiev, A. (1999). Metalografía. Editorial URSS Rio, J. (2005) Conformación Plástica de Materiales Metálicos (en frío y en caliente): forja, laminación, estirado estampación, extrusión, embutición. Dossat. Smith, W. (2004) Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Metales. Tercera edición. España: Mc Graw-Hill.