Fundamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales: Metalurgia, Tratamientos Térmicos y Polímeros

Teoría de Materiales

1. Imperfecciones Cristalinas

• Defectos Puntuales:
  • Vibraciones reticulares.
  • Vacantes o huecos.
  • Intersticios.
  • Impurezas (sustitución e inserción).
  • Defectos de Frenkel.
  • Defectos de Schottky.
• Defectos Lineales (Dislocaciones):
  • Perturbación intersticial.
  • Perturbación por la aparición de huecos o vacantes.
• Defectos Superficiales:
  • Superficies libres.
  • Bordes de grano.

2. Aleaciones y Soluciones Sólidas

• Tipos de Aleaciones: Binarias y Ternarias.
• Componentes: Soluto y Disolvente.
• Tipos de Soluciones Sólidas (S.S.):
  • S.S. de Sustitución.
  • S.S. de Inserción.
• Leyes de Hume-Rothery.
• Fases Intermedias:
  • Compuestos intermetálicos.
  • Soluciones sólidas intermedias.
  • Compuestos intermetálicos de valencia normal.
  • Compuestos intersticiales.
• Superredes (S.S. Ordenadas): Tipos de superredes.
• Estructuras defectivas.
• Comportamiento Magnético: Diamagnético, Paramagnético, Ferromagnético.
• Insolubilidad.

3. Transformaciones en los Sistemas

Definiciones Fundamentales

• Sistema.
• Componentes del sistema.
• Fase.

Equilibrio y Variables

• Equilibrio de un sistema.
• Tipos de Equilibrio:
  • Equilibrio estable.
  • Equilibrio inestable.
  • Equilibrio metaestable.
• Variables extensivas o intensivas.
• Varianza o grados de libertad.
• Regla de las Fases.

Diagrama Hierro-Carbono

• Tipos de Aceros:
  • Aceros eutectoides.
  • Aceros hipereutectoides.

4. Transformaciones de Fase en los Metales

Proceso de Transformación

• Nucleación.
• Crecimiento.
• Transformación multifase.
• Subenfriamientos y sobrecalentamientos.

Diagramas de Transformación

Diagramas de Transformación Isotérmica (TTT)

• Microestructuras: Perlita, Bainita, Esferoidita, Martensita.

Diagramas de Transformación por Enfriamiento Continuo (CCT)

• Velocidad crítica de temple.

Comportamiento Mecánico de los Aceros al Carbono

• Perlita.
• Esferoidita.
• Bainita.
• Martensita.
• Martensita revenida.
• Austenita.

5. Tratamientos de Materiales

Tratamientos Térmicos

• Recocido:
  • Recocido de homogeneización.
  • Recocido de regeneración.
  • Recocido contra acritud.
  • Recocido de estabilización.
  • Proceso de recocido.
  • Eliminación de tensiones.
  • Recocido de aleaciones férreas: Normalizado, Recocido total (produce Perlita gruesa).
  • Esferoidización.
• Temple: Estructural, de precipitación.
• Revenido: Normal, de endurecimiento.

Tratamientos Termoquímicos

• Cementación.
• Nitruración.
• Cianuración.
• Carbonitruración.
• Sulfinización.

Tratamientos Mecánicos

• En caliente (forja).
• En frío.

Otros Tratamientos

• Tratamientos termomecánicos.
• Tratamientos Superficiales: Metalización, Cromado duro.
• Tratamientos térmicos de aleaciones metálicas.

Tratamientos Térmicos de los Aceros

• Templabilidad: Concepto y medición.
• Endurecimiento por precipitación.

6. Técnicas de Conformación y Aleaciones Metálicas

Técnicas de Conformación Metálica

• Conformado (Hechurado): Forja, Laminación, Extrusión, Trefilado.
• Moldeo: En arena, En coquilla, De precisión.
• Otras Técnicas: Pulvimetalurgia, Soldadura.

Aleaciones Férreas

Aceros

• Aceros al Carbono (bajos, medios y altos en C).
• Aceros aleados.
• Aceros Inoxidables: Martensíticos, Austeníticos, Ferríticos.

Fundiciones

• Fundición gris.
• Fundición dúctil.
• Fundición blanca.
• Fundición maleable.

Aleaciones No Férreas

• Superaleaciones.
• Metales nobles.

7. Polímeros

Conceptos de Polimerización

• Fases de la Polimerización:
  • Fase de inducción.
  • Fase de propagación.
  • Fase de terminación.
• Cadenas Poliméricas: Lineales, Ramificadas, Reticulares.
• Mecanismos de Polimerización:
  • Polimerización por adición.
  • Polimerización por condensación.
• Homopolímeros y Copolímeros.

Estructura Molecular de los Polímeros

• Grado de polimerización.
• Configuración Espacial: Isotácticos, Sindiotácticos, Atácticos.

Clasificación de Polímeros

1. Termoplásticos.
2. Termoestables.
3. Elastómeros.

• Vulcanización.
• Despolimerización.