Ciencia de los materiales

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica

CURSO CIENCIA DE LOS MATERIALES,
VERSIÓN VIRTUAL

Saúl Rigoberto López Pineda
Asesorado por el Ing. Carlos Humberto Pérez Rodríguez

Guatemala, noviembre de 2006

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CURSO CIENCIA DE LOS MATERIALES,
VERSIÓN VIRTUAL
TRABAJO DE GRADUACIÓNPRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA
POR

SAÚL RIGOBERTO LÓPEZ PINEDA
ASESORADO POR EL ING. CARLOS HUMBERTO PÉREZ RODRÍGUEZ

AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO MECÁNICO

GUATEMALA, NOVIEMBRE DE 2006

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA

NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO

Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

VOCAL I

Inga. Glenda Patricia García SoriaVOCAL II

Lic. Amahán Sánchez Álvarez

VOCAL III

Ing. Miguel Ángel Dávila Calderón

VOCAL IV

Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz

VOCAL V

Br. Elisa Yazminda Vides Leiva

SECRETARIA

Inga. Marcia Ivonne Véliz Vargas

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL
PRIVADO
DECANO

Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

EXAMINADOR

Ing. Roberto Guzmán Ortiz

EXAMINADOR

Ing. José Ismael Véliz PadillaEXAMINADOR

Ing. José Arturo Estrada Martínez

SECRETARIO

Ing. Carlos Humberto Pérez Rodríguez

AGRADECIMIENTO A:

DIOS

Por haberme dado sabiduría y la capacidad necesaria
para alcanzar esta meta.

MIS PADRES

Rigoberto López Alvarado y Dora Alicia Pineda
como un justo agradecimiento por su apoyo.

MIS HERMANAS

Dora Pineda y Karina López Pineda

MIS COMPAÑEROS

En especial a: Leonel Pérez y ErvinAndrino.

LA UNIVERSIDAD

Por

recibidos
DE SAN CARLOS

todos

los

conocimientos

profesionales

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

V

GLOSARIO

VII

RESUMEN

IX

OBJETIVOS

XI

INTRODUCCIÒN

XIII

1. PROGRAMA DEL CURSO

01

2. INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES DE INGENIERÍA

03

2.1 Metales

04

2.2 Cerámicos

05

2.3 Polímeros

05

2.4 Materiales Compuestos

06

2.5 Semi-conductores

06

2.6Con memoria

07

3. REPASO DE LA TEORÍA ATÓMICA Y LA ESTRUCTURA
MOLECULAR

09

3.1

Estructura del átomo

09

3.2

Enlaces atómicos

09

3.2.1

Enlace iónico

10

3.2.2

Enlace covalente

10

3.2.3

Enlace metálico

10

3.2.4

Fuerzas de Van der Waals

11

4. ELEMENTOS DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS

13

4.1 Sistemas cristalinos

13

4.2 Celda unitaria

14

4.2.1 Cúbica centrada en el cuerpo

144.2.2 Cúbica centrada en las caras

15

4.2.3 Hexagonal Compacta

17

4.3 Poliformismo y alotropía

17

4.4 Planos Cristalográficos

17

4.4.1 Índices de Miller

18

4.5 Mecanismo de cristalización

19

4.6 Sitios intersticiales

20

5. IMPERFECCIONES EN LOS MATERIALES CRISTALINOS

21

5.1 Defectos puntuales

21

5.2 Defectos lineales

22

5.3 Defectos de superficie

23

6. MOVIMIENTO DE LOSÁTOMOS EN LOS MATERIALES

25

6.1 Estabilidad de los átomos

25

6.2 Mecanismos de difusión

25

6.3

Primera ley de Fick (velocidad de difusión)

26

6.4

Segunda ley de Fick (Perfil de composición)

27

6.5 Tipos de difusión

28

7. ESAYOS DE MATERIALES

29

7.1 Ensayos destructivos

29

7.2 Ensayos no destructivos

33

7.2.1 Ensayos no destructivos superficiales

33

7.2.2 Ensayos no destructivossubsuperficiales

35

8. DEFORMACIÓN, ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN Y
RECOCIDO

37

8.1 Relación del trabajo en frío con la curva esfuerzo deformación.

37

8.2 Mecanismos de endurecimiento por deformación

38

8.3 Procesos de deformación

39

8.4 Recocido Total y sus tres etapas

40

8.4.1 Recuperación

41

8.4.2 Recristalización

41

8.4.3 Crecimiento de grano

41

8.5 Trabajo en caliente

9.SOLIDIFICACIÓN Y ALEACIÓN

42

43

9.1 Fase cristalina

43

9.2 Constitución de las aleaciones

44

9.3 Reglas de Hume Rothery

45

9.4 Solubilidad total

46

9.5 Diagrama de equilibrio o de fases isomorfo

47

10. MATERIALES CERÁMICOS

49

10.1 Estructura de los materiales cerámicos cristalinos

49

10.2 Imperfecciones en las estructuras cerámicas cristalinas

50

10.3 Materiales cerámicos no...