REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL "RAFAEL MARÍA BARALT" PROGRAMA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Transcripción

1 Emisión: II-1990 Revisión: 23/06/2009 PRELACIONES Horas Teóricas 2 MENCIÓN MECÁNICA Modificación: Código I MATERIALES PARA INGENIERIA Revisado por: Carácter Obligatorio Horas Prácticas 1 Horas Laboratorio 0 Horas Totales 3 Semestre VI Página 1 de 12 Código Asignatura Semestre CIENCIAS DE LOS MATERIALES IV Unidad Crédito 3 FUNDAMENTACIÓN La selección apropiada de los materiales es de gran interés para los ingenieros. Por ejemplo, se puede buscar en un manual los valores de resistencia pero hay muy pocos problemas en los que la resistencia es el único factor que afecta la escogencia de un material. Frecuentemente la corrosión, las fallas de los materiales, la resistencia al desgaste y las propiedades eléctricas y magnéticas son consideraciones más importantes. Podemos concretar acerca del contenido de la materia y acerca de que un curso de materiales para ingeniería es importante para el futuro de ingenieros de mantenimiento mecánico. Seria fácil hacer una magnifica exposición de la importancia de la metalurgia, los cerámicos y los plásticos en la sociedad. En cambio, se puede tomar un punto de vista práctico de la ingeniería. Al extraer de cada tema una idea o principio importante, se puede observar como el ingeniero de mantenimiento se ve en posición de entender, especificar y hasta desarrollar nuevos materiales. OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA Desarrollar conocimientos y destrezas para conocer las propiedades que presentan los materiales utilizados en la ingeniería, así como especificar y clasificar un material para una aplicación determinada. Además, analizar e incluir mejoras en el material o en el proceso de elaboración del mismo. Finalmente, crear una base firme para entender el comportamiento de los materiales a medida que se desarrolle la signatura materiales para ingeniería. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA Determinar e identificar las estructuras y constituyentes presentes en los materiales.

2 1. Conocer las técnicas y procedimientos para realizar metalografía. Página 2 de Identificar los defectos a observar en las microestructuras de los materiales. 3. Conocer los factores más relevantes que influyen en la microestructura de los materiales. 4. Observar y determinar el tamaño de grano y sus límites. Analizar y conocer el comportamiento mecánico y las propiedades de los materiales sometidos a esfuerzos o ensayos mecánicos. 1. Definir los conceptos básicos más importantes de las propiedades mecánicas de los materiales. 2. Conocer y analizar el comportamiento mecánico de los materiales en los ensayos de tracción, dureza, impacto, fatiga y termo fluencia. 3. Comparar y analizar las propiedades mecánicas de los diferentes tipos de materiales obtenidos en cada uno de los ensayos. 4. Conocer e identificar una fractura dúctil y fractura frágil en los materiales. 5. Observar los equipos utilizados en los ensayos de tracción y dureza. 6. Determinar la influencia de la temperatura en las propiedades mecánicas de los materiales Conocer a identificar las propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales. 1. Definir conceptos básicos del comportamiento eléctrico y magnético de los materiales. 2. Conocer los factores que influyen en la conductividad de los materiales. 3. Reconocer las propiedades dieléctricas de polarización, capacitores y aislantes eléctricos en la formación de dipolos en un campo eléctrico. 4. Enumerar las principales características de los materiales magnéticos metálicos y de alta permeabilidad.

3 Página 3 de 12 Reconocer los cambios que experimenta la estructura interna de los materiales y las modificaciones que sufren en sus propiedades. 1. Observar las estructuras presentes en el diagrama hierro carbono y los cambios de fases en los aceros. 2. Clasificar e identificar los tipos de tratamientos térmicos y los diferentes equipos utilizados. 3. Describir los tratamientos térmicos y termoquímicos realizados a los aceros. 4. Reconocer la importancia y la utilización de los tratamientos térmicos en la industria. 5. Conocer los factores que influyen en los materiales para adquirir el temple. 6. Enumerar y explicar los defectos y fallas en los tratamientos térmicos. Conocer las características y propiedades de los materiales destinado a la fabricación de muelles o resortes. 1. Enumerar y explicar las principales características de los aceros para muelles. 2. Nombrar los tipos de aceros y composiciones químicas de los aceros para muelles. 3. Explicar los procedimientos para realizar tratamientos térmicos en los aceros para muelles. 4. Reconocer y enumerar los diversos factores que originan fallas en los muelles. Conocer las características y propiedades de los materiales resistentes al uso y al desgaste. 1. Enumerar y explicar las principales características de los aceros duros e indeformables. 2. Nombrar los tipos de aceros y composiciones químicas de los aceros duros e indeformables. 3. Explicar los procedimientos para realizar tratamientos térmicos y templabilidad de los aceros duros e indeformables. 4. Conocer las aplicaciones mecánicas y el empleo industrial de los aceros duros e indeformables. 5. Describir los procedimientos a seguir en los métodos de enfriamientos de los aceros indeformables.

4 Página 4 de Enumerar la influencia de los elementos aleantes en las propiedades mecánicas de estos aceros. Identificar y conocer las propiedades y tipos de metales refractarios de uso más común en el campo industrial. 1. Enumerar y explicar las principales características de los materiales refractarios. 2. Clasificar los materiales refractarios según sus propiedades físicas. 3. Definir los metales refractarios mas conocidos y de mayor aplicación industrial. 4. Conocer las propiedades físicas y mecánicas de los metales refractarios. 5. Enumerar las aplicaciones y la importancia de los metales refractarios para el empleo industrial. Determinar las causas que producen fallas en los materiales y el mecanismo de fallas que experimentan bajo la acción de esfuerzos. 1. Enumerar y explicar la metodología para realizar un análisis de fallas. 2. Nombrar y explicar los mecanismos que originan fallas en los materiales. 3. Describir los tipos de fracturas ocasionadas por la acción de esfuerzos en los materiales. 4. Enumerar y conocer las evidencias microscópicas y macroscópicas de fractura que presentan los materiales. 5. Clasificar las casusas que producen fallas en los materiales. 6. Explicar la importancia de efectuar un análisis de fallas en los materiales para la prevención y corrección de fallas en equipos. Elaborar un trabajo escrito con la finalidad de adquirir aspectos y conocimientos básicos sobre la corrosión y oxidación de los metales. 1. Entrega y revisión de trabajo escrito. 2.

5 ALCANCE DE OBJETIVOS Y CONTENIDOS REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA Página 5 de Metalografía. 2.1 Generalidades y definición. 2.2 Técnicas y procedimientos para realizar metalografía. 2.3 Macrografía y micrografía. 2.4 Defectos observados en la macrografía y micrografía. 2.5 Microestructuras y micro constituyentes. 2.6 Factores que influyen en la microestructura de los materiales. 2.7 Grano equiaxial. Tamaño de grano. 2.8 Fórmulas para el cálculo del tamaño de grano. 2.9 Procedimiento practico para el cálculo del tamaño de grano. 2. Propiedades mecánicas de los materiales. 2.1 Generalidades. 2.2 Esfuerzos mecánicos sobre estructuras metálicas. 2.3 Elasticidad y plasticidad. 2.4 Maleabilidad y ductilidad. 2.5 Deformación elástica y plástica. 2.6 Maclaje y líneas de deslizamiento. 2.7 Prueba o ensayo de tracción. 2.8 Diagramas típicos esfuerzos vs. Deformación. 2.9 Propiedades de tracción Fractura dúctil y frágil Endurecimiento por trabajo en frio Acritud.

6 2.13 Métodos de endurecimiento por trabajo en frio Prueba o ensayo de dureza Tipos de ensayos de dureza Relación entre la dureza y la resistencia a la tracción Prueba o ensayo de impacto Fragilidad y tenacidad Prueba o ensayo de fatiga Esfuerzos alternativos Curvas típicas de fatiga esfuerzo aplicado vs. Número de ciclos Prueba de termo fluencia Fluencia lenta (creep) y alivios de esfuerzos. 3. Propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales. 3.1 Generalidades (propiedades eléctricas). 3.2 Conductividad eléctrica. 3.3 Mecanismos de conducción eléctrica. 3.4 Resistividad eléctrica. 3.5 Resistores. Ley de ohm. 3.6 Tipos de resistores. 3.7 Control de la conductividad en los metales. 3.8 Conductividad de los materiales iónicos. 3.9 Termopares o termocuplas Propiedades dieléctricas y polarización Dipolos y polarización en un campo eléctrico Propiedades dieléctricas y capacitores Constante dieléctrica y rigidez dieléctrica Propiedades dieléctricas y aislantes eléctricos Generalidades (propiedades magnéticas) Permeabilidad magnética Magnetización y la magneto estricción. Página 6 de 12

7 3.18 Saturación magnética Materiales magnéticos metálicos Materiales de alta permeabilidad. Página 7 de Modificación de la estructura y propiedades de los materiales (tratamientos térmicos). 4.1 Generalidades. 4.2 Diagrama de equilibrio hierro-carbono. 4.3 Cambios de fases en los aceros. 4.4 Clasificación de los aceros y fundiciones. 4.5 Tratamientos térmicos. Definición. 4.6 Clasificación de los tratamientos térmicos. 4.7 Equipos y técnicas utilizadas para realizar tratamientos térmicos. 4.8 Tratamientos térmicos de los aceros Normalizado Recocido Temple Revenido. 4.9 Tipos de recocidos Recocidos supercríticos Recocidos subcríticos Recocidos isotérmicos Tipos de temples Temples normales Temples interrumpidos Temples isotérmicos Temples superficiales Tratamientos termoquímicos de los aceros Cementación Nitruración Carbonitruración.

8 Cianuración Sulfinuzacion Templabilidad. Definición Factores que influyen en la templabilidad Ensayo Jominy Curvas de templabilidad de algunos aceros Bandas de templabilidad Defectos, precauciones y fallas en los tratamientos. Página 8 de Materiales para muelles o resortes. 5.1 Generalidades. 5.2 Principales características de los aceros para muelles. 5.3 Tipos de aceros para muelles. 5.4 Composiciones químicas de los aceros para muelles. 5.5 Forma de suministro y procesos empleados para la fabricación de muelles. 5.6 Tratamientos térmicos Recocido Temple Revenido. 5.7 Factores que originan fallas en muelles. 6. Materiales resistentes al uso y al desgaste (aceros duros e indeformes). 6.1 Generalidades. 6.2 Principales características de los aceros duros e indeformables. 6.3 Tipos de aceros duros e indeformables. 6.4 Composición química presente en los aceros duros e indeformables. 6.5 Templabilidad. 6.6 Tratamientos térmicos Recocido Temple.

9 6.6.3 Revenido. 6.7 Aplicaciones mecánicas o empleo industrial. 6.8 Medio o método de enfriamiento de los aceros indeformables. Página 9 de Influencia de los elementos aleantes en las propiedades mecánicas de los aceros duros e indeformables. 7. Materiales refractarios. 7.1 Generalidades. 7.2 Principales características de los materiales refractarios. 7.3 Clasificación de los materiales refractarios. 7.4 Metales refractarios Tungsteno o Wolframid Tántalo Renio Molibdeno Niobio. 7.5 Propiedades físicas y mecánicas de los metales refractarios. 7.6 Aplicaciones o empleo industrial de los metales refractarios. 8. Análisis y prevención de fallas en los materiales. 8.1 Generalidades. 8.2 Análisis de fallas. Definición. 8.3 Metodología para realizar un análisis de fallas. 8.4 Mecanismos de fallas Sobrecarga por tensión Propagación de grietas frágiles Fatiga Corrosión bajo tensión Corrosión Fatiga. 8.5 Fractura dúctil y frágil.

10 8.6 Concentraciones de esfuerzos 8.7 Fracturas por fatiga 8.8 Fracturas por flexión 8.9 Fracturas torsionales 8.10 Evidencias macroscópicas de las fracturas Evidencias microscópicas de las fracturas Clasificación de las casusas que producen fallas Importancia de efectuar un análisis de fallas. Página 10 de Corrosión y oxidación de los metales. 9.1 Generalidades. 9.2 La corrosión en los metales. 9.3 La oxidación en los metales. 9.4 Principios electroquímicos. 9.5 Factores que influyen en la corrosión. 9.6 Tipos de corrosión. 9.7 Ambientes o agentes corrosivos. 9.8 Protecciones contra la oxidación y corrosión Recubrimientos metálicos Recubrimientos no metálicos Empleo de inhibidores Empleo de pasivadores Protección catódica.

11 ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA Página 11 de 12 Las evaluaciones se efectuaran culminando cada dos unidades temáticas, interrogatorios y pruebas escritas, además un trabajo escrito como requisito final para culminar la asignatura. DISTRIBUCION DE UNIDADES EN EL SEMESTRE Unidades I II III IV Semanas PLAN DE EVALUACIÓN SUGERIDO UNIDADES ESTRATEGIAS PESO % I Prueba escrita 25 II Prueba escrita 25 III Prueba escrita 25 IV, V Prueba escrita 25 Lapso de Ejecución Semana I hasta Semana 03 Semana Clase 04 hasta Semana 05 Semana 06 hasta semana 13 Semana14 hasta Semana16

12 Página 12 de 12 REFERENCIAS - Flinn & Trojan. Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones. - Avner. Introducción a la Metalúrgica Física. - Van Vlack. Materiales para Ingeniería. - William Smith. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. - Reed & Hill. Principios de Metalúrgica Física. - D.M.K De Grinberg. Tratamientos Térmicos de Aceros y sus Prácticas de Laboratorio. - A.D Sarkar. Desgastes de Metales. - Appold, Feiller, Reinhard & Schmidt. Tecnología de los Metales. - D. Askeland. La Ciencia e Ingeniería de Materiales. - P. Thornton & V. Colangelo. Ciencia de Materiales para Ingeniería. - R. Higgins. Ingeniería Metalúrgica. - P. Degarmo. Materiales y Procesos de de Fabricación. - Jose Apraiz. Aceros Especiales. - Jose Apraiz. Fundiciones. - Jose Apraiz. Tratamientos Térmicos. - Jose Lascheras. Materiales Industriales. - George Kell. Prácticas de Laboratorio Metalográfico. - Hilly. Metalúrgica Física. - Harmer Davis, George Troxell & Clement Wiskocil. Ensaye e Inspecciones de Materiales en Ingeniería. - Doyle, Keyser, Leach, Schirader & Singer. Procesos y Materiales de Manufactura para Ingenieros. - H.W. Hayden, W.G. Moffatt & J. Wulff. Ciencia III de los Materiales Propiedades Mecánicas. - Dra. Nora Lindenvald. Fallas de los Tratamientos Térmicos.