METALURGIA FSICALilian Navea DantagnanDepartamento de MetalurgiaUniversidad de Atacamalilian.navea@uda.cl

OBJETIVO GENERALIdentificar los elementos bsicos que relacionan las propiedades y estructuras del comportamiento de la materia y relacionar lo anterior al uso y seleccin de materiales en aplicaciones de ingeniera.

UNIDAD 1: INTRODUCCIONObjetivo: Reconocer los diferentes hitos histricos de la metalurgia fsica asociados al desarrollo del hombre 1.1 Arqueometalurgia1.2 Desarrollo de la metalurgia fsica

UNIDAD 2: DEFECTOS CRISTALINOS

Objetivo: Distinguir y explicar los diferentes defectos cristalinos existentes en la materia.

2.1Introduccin2.2Resistencia de metales perfectos2.3Elementos y clasificacin de dislocaciones2.4Energa de dislocacin2.5Interaccin entre dislocaciones2.6Fallas de apilamiento2.7Deslizamiento de dislocaciones2.8Vacancias2.9Lmites de granos2.10Otros defectos cristalinos

UNIDAD 3: DIFUSION

Objetivo: Explicar los diferentes fenmenos relacionados con la difusin en materiales.

3.1Introduccin3.2Ecuacin de flujo3.3Sistemas en estado estacionario3.4Ecuaciones sistemas estado estacionario y no-estacionario3.5Mecanismos de difusin atmica3.6Difusin en sistemas binarios3.7Mobilidad atmica3.8Difusin en sistemas ternarios3.9Difusin en defectos cristalinos

UNIDAD 4: RECUPERACION Y RECRISTALIZACION

Objetivo: Explicar los diferentes fenmenos de recuperacin y recristalizacin que suceden en materiales.

4.1Introduccin4.2Energa almacenada en trabajo en fro4.3Determinacin de energa de deformacin4.4Relajacin de energa almacenada4.5Fenmeno de recuperacin4.6Poligonizacin y movimiento de dislocaciones4.7Transformaciones de nucleacin y crecimiento4.8Fenmeno de recristalizacin4.9Desplazamiento de borde de grano y rotacin de grano4.10Efectos de impurezas en recocido4.11Microestructuras de equilibrio

UNIDAD 5: TRANSFORMACIONES DE FASE CERCA DEL EQUILIBRIO

Objetivo: Aplicar y analizar las transformaciones de fase para obtener las propiedades especficas de los materiales requeridos en aplicaciones de ingeniera..5.1Nucleacin en slidos.5.2Cintica de crecimiento.5.3Diagramas TTT para aceros.5.4Transformaciones durante enfriamiento continuo.5.5Transformaciones masivas.5.6Transformacin orden-desorden5.7Precipitacin discontinua.

UNIDAD 6 FENOMENOS DE ENDURECIMIENTO.

Objetivo: Explicar los fenmenos de endurecimiento y relacionar estos con las propiedades de los materiales usado en ingeniera.

6.1Nucleacin y crecimiento de zonas.6.2Zonas de Guinier-Preston6.3Transicin de fases6.4Mecanismos de endurecimiento.

UNIDAD 7 TRANSFORMACIONES MARTENSITICAS

Objetivo: Explicar los fenmenos ocurridos durante las transformaciones martensticas y relacionarlos con las propiedades de los materiales usado en ingeniera.

7.1Caractersticas de las reacciones martensticas.7.2Termodinmica de la transformacin7.3Mecanismos y cristalografa de las transformaciones.7.4Tratamientos trmicos.

UNIDAD 8 SELECCIN DE MATERIALES

Objetivo: Distinguir y categorizar las propiedades de cada material para ser aplicado a la solucin de problemas de ingeniera.

8.1Materiales ferrosos8.2Materiales no-ferrosos8.3Materiales cermicos8.4Materiales polimricos8.5Materiales compuestos

BIBLIOGRAFA:Shewmon. P., Transformation In Metals. Mc Graw-Hill. (1969).

2. Reed-Hill, Robert E. Introduccin a la Metalurgia Fsica. Mxico, Continental, 1972.

Avner Sidney H. Introduccin a la metalurgia fsica. Editorial Madrid del Castillo. 2 edicin.1983.

4.Guy Albert G. Metalurgia fsica para ingenieros: physical metallurgy of engineers. Bogot, Colombia, Fondo Educativo Interamericano,1970

Askeland Donald R, La ciencia e ingeniera de los materiales. University of Missouri-Rolla. Editorial Chapman and Hall 2004.

6. Smith, William F., Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales, Editorial Madrid:McGraw-Hill, 3a.ed, 1998

UNIDAD 1: INTRODUCCION

1.1Arqueometalurgia

Figura 1.1 La evolucin de los materiales con el tiempo

El hombre ha sido minero desde los albores de la humanidad. Primero a travs de las industrias lticas: fragmentos de rocas o minerales ms o menos trabajados para su uso como herramientas o armas; luego continu con los metales, extrayndolos desde los minerales (Era del Cobre, Era del Bronce, Era del Hierro), refinndolos y combinndolos en aleaciones a medida que progresaba, de paso, inventando la metalurgia. Reconstruccin de una antigua operacin de lixiviado en pila para la obtencin de cobre, en Chipre hacia el siglo II D.C. 1: Cubierta impermeable; 2: pila de de rocas mineralizadas fragmentadas; 3: capa de guijarros (capa permeable); 4: techo y base de la galera de material no mineralizado impermeable; 5: estalactitas de vitriolo (CuSO4); 6: nforas para recolectar las soluciones percolantes; 7: minero.

Lista con los principales hitos minero-metalrgicos (y tecnolgicos asociados) de la humanidad:

Era de Piedra (Paleoltico, Mesoltico, Neoltico) Era del Cobre: 6000 A.C. (comienzo). Era del Bronce: 2500 A.C (comienzo). Era del Hierro: 1000 A.C. (comienzo). Era del Carbn: 1600 D.C. (comienzo). Revolucin Industrial: 1750-1850 D.C. Era del Petrleo: 1850 D.C. (comienzo). Era Elctrica: 1875 D.C. (comienzo). Era Atmica: 1945 D.C. (comienzo).

If it isn't grown it has to be mined(si no se cultiva, entonces hay que extraerlo de una mina)

Era de Piedra (Paleoltico, Mesoltico, Neoltico)

Ocre (xidos de hierro) 300.000 A.C. en Terra Amata, Niza Malaquita y azurita (minerales de cobre) 6.000 A.C. en Creta Fragmentos de rocas o minerales ms o menos trabajados para su uso como herramientas o armas Cobre nativo 6.000 a 9.500 A.C. Tell de Sialk, Irn (colgante oval) Oro Plata Hierro de meteoritos

Era del Cobre: 6000 A.C. (comienzo).El objeto de cobre fundido ms antiguo que se conoce procede de los Montes Zagros, Tal-i-Blis (Irn), y se data en el 4.100 A.C., junto l, hornos de fundicin, crisoles y moldes.

Era del Bronce: 2500 A.C (comienzo).

- Hacia 3.000 A.C. se comenz a utilizar el bronce en Grecia. - En China, la edad del bronce no comenz hasta el 1.800 A.C.- Las culturas precolombinas de Amrica no conocieron la tecnologa del bronce hasta el 1000 D.C. aproximadamente Espada danesaEspada egipcia

Era del Hierro: 1000 A.C. (comienzo).Alrededor del ao 3.000 A.C. ya exista una primitiva metalurgia del hierro esponjoso; el hierro colado no se descubri hasta el ao 1600 A.C por los hititas.

Las primeras fundiciones conocidas empezaron en China en el siglo I A.C., pero no llegaron a Europa hasta el siglo XIII, cuando aparecieron los primeros altos hornos.

Se construyeron hachas que permitieron, junto a las otras herramientas, ampliar las zonas de cultivo; se mejoraron las armas; se comenzaron a hacer utensilios agrcolas ms duraderos y ms sofisticados; se invent el arado tirado por animales; se levantaron tambin diques y obras de regado, todo lo cual permiti dar un paso trascendental en la historia del hombre.