Callister

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Introducción

a la

Ciencia e Ingeniería
de los Materiales

W I L L I kM D . C A L L I S T E R , J r
D e p a rtm e n t o f M a te ria ls S c ie n c e and E n gin e e rin g
The U n iv e rs ity of Utah.

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Barcelona

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Aires

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• Caracas

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S . A .

• México

ÍNDICE ANALÍTICO
ISTA DE SIMBOLOSXV

3.12
3.13
3.14
3.15

Monocristales
53
Materiales policristalinos
53
Anisotropía
54
Difracción de rayos X: determinación de estructuras
cristalinas
55
3.16 Sólidos no cristalinos
60
Resumen
61
Términos y conceptos importantes
62
Bibliografía
62
Problemas y cuestiones
63

' apítulo 1
INTRODUCCIÓN

1

1.1

Perspectiva histórica
2
Ciencia e ingeniería de los materiales
2
1.3 Clasificación de losmateriales
4
1.4 Necesidad de materiales modernos
5
Bibliografía
6
1.2

. .ipítulo-2

Capítulo 4

ESTRUCTURA ATÓMICA Y ENLACES INTERATÓMICOS

2.1

Introducción

7

8

ESTRUCTURA ATÓMICA

23

m tulo 3
LA ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS

31

3.1 Introducción
32
STRUCTURA CRISTALINA
32
3 2 Conceptos fundamentales
32
3.3
Celdilla unidad
33
3.4 Estructuras cristalinas de los metales
34
3 5 Cálculode la densidad
38
3.6 Polimorfismo y alotropía
39
3 7 Sistemas cristalinos
39
DIRECCIONES Y PLANOS CRISTALOGRÁFICOS
3 8 Direcciones cristalográficas
40
3 9 Planos cristalográficos
45
3.10 Densidades atómicas lineal y planar
48
3.11 Estructuras cristalinas compactas
51
MATERIALES CRISTALINOS Y NO CRISTALINOS

71

4.1 Introducción
72
DEFECTOS DE PUNTO
72
4.2 Vacantes y autointersticiales
72
4.3Impurezas en sólidos
74
IMPERFECCIONES
76
4.4 Dislocaciones. Defectos lineales
76
4.5 Defectos interfaciales
80
4.6 Defectos de volumen
84
4.7 Vibraciones atómicas
84
OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA
84
4.8 General
84
.4.9 Microscopía
85
4.10 Determinación del tamaño del grano
Resumen
89
Términos y conceptos importantes
90 ^
Bibliografía
91
Problemas y cuestiones
91

8

2.2 Conceptos fundamentales
8
2.3 Loselectrones en los átomos
9
2.4 La tabla periódica
15
NLACES ATÓMICOS EN LOS SÓLIDOS
17
2.5 Fuerzas y energías de enlace
17
2.6 Enlaces interatómicos primarios
19
2 7 Enlace secundario o enlace de van der Waals
2 8 Moléculas
25
rt-'Umen
26
. .rminos y conceptos importantes
27
Bibliografía
27
Problemas y cuestiones
27

IMPERFECCIONES EN SÓLIDOS

89

Capítulo 5
DIFUSIÓN

40

53

95

5.1 Introducción96
5.2 Mecanismos de difusión
97
5.3 Difusión en estado estacionario
98
5.4 Difusión en estado no estacionario
100
5.5 Factores de la difusión
104
5.6 Otros tipos de difusión
107
5.7 Difusión y tratamientos de los materiales
Resumen
107
Términos y conceptos importantes
107 !/'
Bibliografía
108
Problemas y cuestiones
108

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107

XI

XII

ÍN D IC E A N A L ÍT IC O

Capítulo 6PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES

Capítulo 8

ROTURA

113

6.1 Introducción
114
6.2 Conceptos de esfuerzo y deformación
114
DEFORM ACIÓN ELÁSTICA
118
6.3 Comportamiento bajo cargas uniaxiales , 118
6.4 Ajielasticidad
121
6.5 Propiedades elásticas de los materiales
122
DEFORM ACIÓN PLÁSTICA
125
6.6 Propiedades de tracción
125
6.7 Tensión y deformación reales
132
6.8 Recuperación elástica durante ladeformación
plástica
135
6.9 Deformación por compresión, por cizalladura y
torsional
135
6.10 Dureza
136
6.11 Variabiliad de las propiedades de los materiales
6.12 Factores de seguridad
144
Resumen
145
Términos y conceptos importantes
146 l /
Bibliografía
146
Problemas y cuestiones
146

142

Capítulo 7

DISLOCACIONES Y MECANISMOS DE
ENDURECIMIENTO
157

193

8.1 Introducción
194
FRACTURA
194
8.2Fundamentos de fractura
194
8.3 Fractura dúctil
195
8.4 Fractura frágil
198
8.5 Principios de mecánica de la fractura
199
8.6 Ensayos de fractura por impacto
210
FATIGA
215
8.7 Tensiones cíclicas
216
8.8 La curva S-N
217
8.9 Iniciación y propagación de la grieta
220
8.10 Velocidad de propagación de la grieta
223
8.11 Factores que afectan a la vida a fatiga
229
8.12 Influencia del medio
231...