Ministerio de Educación Dirección de Educación Técnica Profesional Especialidades: Código: Programa de Asignatura Tecnología de los Materiales Nivel: Técnico Medio Escolaridad inicial: 9º y 12 grado Autor: Dr. Mario Martínez López Junio 2009 "Año 50 Aniversario de la Revolución"
Objetivo general: Seleccionar los materiales para aplicaciones en las industrias de la Mecánica, y el Transporte, a partir de su composición, estructura, propiedades y aplicaciones, así como los métodos de estudio e investigación y tratamiento térmico, con alto sentido de responsabilidad económico-social y ambiental, de modo que puedan encontrar soluciones alternativas de calidad ante la carencia de los materiales óptimos, orientados por una concepción científica y ética del mundo y una amplia cultura general e integral, que les permita enfrentar las transformaciones del mundo del trabajo. Plan Temático Para aplicar a los alumnos de 9no y 12 grado que ingresen a partir del curso escolar 2009-2010 Año: 1º Semanas lectivas: 40 Frecuencia semanal: 3 horas Total de horas de la asignatura: 120 horas No. Unidad Horas Total Teoría Práctica 1 Introducción. 4 4-2 Metales y aleaciones. 72 60 12 3 Polímeros. 16 12 4 4 Cerámicas y compuestos. 16 12 4 5 Resumen de los materiales estudiados en el curso 6 6 - Controles parciales 6 6 - Total 120 100 20 Año: 1º Semanas lectivas: 40 Frecuencia semanal: 4horas Total de horas de la asignatura: 160 horas No. Unidad Horas Total Teoría Práctica 1 Introducción. 6 6-2 Metales y aleaciones. 90 66 24 3 Polímeros. 24 16 8 4 Cerámicas y compuestos. 24 16 8 5 Resumen de los materiales estudiados en el curso 8 8 - Controles parciales 8 8 - Total 160 120 40
Plan analítico. Unidad No. 1. Introducción. Relacionar las propiedades generales de los metales y aleaciones, cerámicos y polímeros con las características de los enlaces químicos que en ellos se establecen, así como con las características de la estructura electrónica de los elementos y su periodicidad. Materiales de uso industrial: metales y aleaciones, cerámicos y polímeros. Definiciones, características, propiedades y aplicaciones generales. Química aplicada a los materiales: Estructura atómica (Teoría de Bohr). Ley de periodicidad de los elementos. Enlace químico: tipos, características. Interpretación química de los materiales: relación entre distribución electrónica, enlace químico y las propiedades físicas, químicas y mecánicas de los materiales. Unidad No. 2. Metales y aleaciones. Seleccionar los metales y aleaciones para aplicaciones en las industrias de la Mecánica, y el Transporte, a partir de su composición, estructura, propiedades y aplicaciones, así como los métodos de estudio e investigación y tratamiento térmico, con alto sentido de responsabilidad económico-social y ambiental, de modo que puedan encontrar soluciones alternativas de calidad ante la carencia de los materiales óptimos. Estructura cristalina de los metales y aleaciones. Redes cristalinas: tipos, características. Cristalización y recristalización, mecanismo de la cristalización. Deformación plástica y acritud. Influencia del tamaño de grano en las propiedades físicas, químicas y mecánicas de las aleaciones. Estructura de las aleaciones: soluciones sólidas, compuestos químicos y mezclas mecánicas. Características: interacción de los componentes; propiedades físicas, químicas, mecánicas y tecnológicas. Propiedades mecánicas y tecnológicas de los metales y aleaciones. Definiciones: elasticidad, plasticidad, rigidez, tenacidad, fragilidad, resistencia mecánica a la rotura, dureza y resiliencia (resistencia al impacto). Ensayos mecánicos: ensayo a la tracción, ensayos de dureza (Brinell, Rockwell y Vickers), ensayo a la resiliencia. Fundamentos y aplicaciones de los ensayos.
Obtención de los metales y aleaciones: fundamentos. Obtención del hierro y el acero: proceso del alto horno, proceso de reducción directa. Obtención de acero en convertidores, en hornos de arco eléctrico y horno de inducción. Obtención del cobre: proceso pirometalúrgico y proceso hidrometalúrgico. Obtención del aluminio por electrólisis de sales fundidas. Obtención del níquel: procesos hidrometalúrgicos de Moa y Nicaro. Métodos de estudio e investigación de los metales y aleaciones: análisis espectral de composición, difracción de rayos X, macrografía y micrografía. Defectación no destructiva: por ultrasonido, radioscopía, magnético, luminiscente, por corrientes parásitas (o de Foulcault). Fundamentos y aplicaciones de los métodos. Aplicación del Primer Control Parcial. Aleaciones hierro - carbono: aceros y fundiciones. Estructura de las aleaciones hierro - carbono: ferrita, cementita, austenita, perlita y ledeburita; características e influencia en las propiedades mecánicas y tecnológicas de los aceros y fundiciones. Clasificación de los aceros y fundiciones. Tratamiento térmico: fundamentos y aplicaciones generales. Tipos: recocido, normalizado, temple y revenido. Fundamentos y aplicaciones del tratamiento térmico a los aceros. Selección de los aceros y sus tratamientos térmicos para la Mecánica y la Eléctrica. Aceros de construcción. Aceros para herramientas. Aceros inoxidables y termorresistentes. Aceros magnéticos. Aleaciones de alta resistencia eléctrica. Aleaciones base cobre: bronces y latones. Tipos: composición, estructura, propiedades y aplicaciones. Selección de los bronces y latones para aplicaciones en la Mecánica y la Eléctrica. Bronces al estaño. Bronces al aluminio. Bronces especiales eléctricos. Latones binarios y complejos. Aleaciones base aluminio. Tipos: composición, estructura, propiedades y aplicaciones. Selección de las aleaciones de aluminio para aplicaciones en la Mecánica y el Transporte. Aluminio - magnesio. Aluminio - cobre. Aluminio - silicio. Materiales semiconductores: obtención, propiedades y aplicaciones. Silicio. Germanio. Procesos de fabricación de piezas: fundamentos y aplicaciones. Fundición de piezas. Conformación de metales. Maquinado. Pulvimetalurgia. Soldadura. Corrosión de los metales y aleaciones: Importancia económico - social para el país. Tipos de corrosión. Causas. Métodos de protección anticorrosiva: recubrimientos galvánicos, pinturas anticorrosivas, otros
Unidad No. 3. Polímeros. Seleccionar los materiales poliméricos para aplicaciones en las industrias de la Mecánica, la Eléctrica y el Transporte, a partir de su composición, estructura, propiedades y aplicaciones, con alto sentido de responsabilidad económico-social y ambiental, de modo que puedan encontrar soluciones alternativas de calidad ante la carencia de los materiales óptimos. Estructura molecular de los materiales poliméricos: tipos de enlace químico que se establecen, su relación con las propiedades, aplicaciones y procesos de fabricación de piezas plásticas. Materiales plásticos: propiedades mecánicas y tecnológicas. Aplicaciones para la industria Mecánica y del Transporte. Polietileno. Poliestireno. Polipropileno (PP). Polic loruro de vinilo (PVC). Tetrafluoretileno (Teflón). Baquelita y otros. Procesos de fabricación de piezas plásticas: fundamentos y aplicaciones. Inyección. Extrusión. Soplado. Compresión. Transferencia. Pinturas y Adhesivos de aplicación mecánica: características y aplicaciones. Aceites y lubricantes de aplicación mecánica: características y aplicaciones. Aplicación del Segundo Control Parcial. Unidad No. 4. Cerámicos y compuestos. Seleccionar los cerámicos y compuestos para aplicaciones en las industrias de la Mecánica, la Eléctrica y el Transporte, a partir de su composición, estructura, propiedades y aplicaciones, con alto sentido de responsabilidad económico-social y ambiental, de modo que puedan encontrar soluciones alternativas de calidad ante la carencia de los materiales óptimos. Estructura molecular de los materiales cerámicos: tipos de enlace químico que se establecen, su relación con las propiedades y aplicaciones. Materiales cerámicos: características y aplicaciones en la industria Mecánica, Eléctrica y del Transporte. Vidrio y fibra de vidrio. Mica. Porcelana. Ferritas Cerámicas avanzadas. Materiales compuestos: propiedades y aplicaciones en la industria Mecánica, Eléctrica y del Transporte. Procesos de obtención.
Resumen de los materiales estudiados según su campo de aplicación: mecánicos, eléctricos, magnéticos, térmicos, etc. Relación existente entre composición, estructura, propiedades y aplicaciones. Indicaciones metodológicas: Sistema de habilidades de la asignatura: 1º. Relacionar las propiedades y aplicaciones de los materiales con las características de los enlaces químicos que en ellos se establecen y su estructura molecular. 2º. Caracterizar los materiales por su composición, estructura, propiedades y aplicaciones. 3º. Seleccionar los materiales según sus propiedades y aplicaciones. 4º. Fundamentar la selección de los materiales a partir de su composición, estructura, propiedades y aplicaciones. Actividades prácticas: Unidad No. 2. Metales y aleaciones. Práctica de laboratorio 1.: Ensayos mecánicos: tracción. Práctica de laboratorio 2.: Ensayos mecánicos: dureza e impacto. Práctica de laboratorio 3.: Métodos de investigación estructural de los metales y aleaciones. Clase Práctica 1.: Procesos de producción de metales y aleaciones (visita a fábrica). Clase Práctica 2.: Procesos de fabricación de piezas (visita a fábrica). Unidad No. 3. Polímeros. Clase Práctica 3.: Procesos de fabricación de piezas plásticas (visita a fábrica). Unidad No. 4. Cerámicos y compuestos. Clase Práctica 4.: Procesos de fabricación de cerámicos o compuestos (visita a fábrica). Sistema de evaluación: La evaluación de la asignatura constará de evaluaciones sistemáticas, dos Controles Parciales, dos Trabajos de Control Sistemático como mínimo y Examen Final. Grupo I de evaluación Las asignaturas del Grupo I obtienen la nota final de la siguiente forma: ; aprobado por la Resolución Ministerial No. 120/2009. Se evalúa cada actividad sistemática sobre 10 puntos y se promedian al final de la etapa o curso. Se realizan hasta los controles parciales y otras actividades, según las características de la asignatura, todas se califican sobre 40 puntos cada uno y se promedian. Se califica la prueba final sobre 50 puntos.
La nota final es la suma del promedio de actividades sistemáticas, más el promedio de evaluaciones parciales, más la nota de la prueba final Bibliografía: Básica: Ciencia y Tecnología de los Materiales / Mario Martínez López y otros, 2004 (en elaboración). Consulta: Metalografía / A.P. Guliáev Metalografía y tratamiento térmico de los metales / Yu. M. Lajtin Tecnología de los metales / A. Malishev, G. Nikolaiev y Yu. Shuvalov Química general / Linus Pauling Ciencia de materiales / Pronov Enciclopedia Océano de las Ciencias Técnicas Sistema de medios: Se basará fundamentalmente en objetos reales, software para la selección de materiales ("Aceros", "Materiales para Mecánicos" y otros), Documental Didáctico La producción de Acero. Videos de la especialidad, libros de texto y consulta.