20111IMM104P103S145

Facultad de Ingeniería Naval
y Ciencias del Mar
SÍLABO
I. GENERALIDADES:
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
1.16.
Denominación de Asignatura
Código
Fecha de Aprobación
Aplicado en el periodo
Versión
Autor
Régimen de Estudios
Obligatorio/Electivo
Área Académica
Ciclo
Créditos
Total de horas semanales
Hrs. de Teoría
Hrs. de Practica
Tipo de evaluación
Pre-requisitos
:
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:
:
Ciencia de los Materiales
P103
13/06/2008
2008-III
1
FINMAR
Regular
Obligatorio (O)
Mecánica
IV
03
04
02
02
B
TMO300
1. SUMILLA
Esta asignatura se encuentra estrictamente ligada con la formación del Ingeniero Naval y Marítimo,
proporciona los conocimientos indispensables para que el profesional, durante su actividad pueda hacer
uso de materiales de las más diversas procedencias, conociendo sus estructuras, propiedades y los
procesos de fabricación tanto de materiales metálicos como de los no metálicos, incluyendo aquellos
que se encuentran interrelacionados entre sí como los materiales compuestos; resinas, etc., en
determinados equipamientos.
Esta materia posee una estructura que permitirá al egresado seleccionar los materiales según las
propiedades requeridas en las construcciones navales según las normalizaciones técnicas
reglamentadas y supervisar ensayos para mejorar la calidad de los materiales ya existentes como
también de inventar o descubrir fenómenos que permitan desarrollar nuevos materiales, dispositivos y
aplicaciones con los que deberá enfrentarse para hacer más eficiente su gestión profesional, para lo
cual desarrolla temas específicos como la estructura cristalina, Imperfecciones cristalinas, índices de
Miller, transformaciones alotrópicas, propiedades mecánicas, aleaciones, diagramas de fases,
diagramas de fases eutécticas y sistemas de aleaciones.
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVOS GENERALES
1
Proporcionar al estudiante los fundamentos que rigen el comportamiento de los materiales, con el
objeto de facilitar la adecuada selección de los materiales para los usos de ingeniería,
complementando la formación con prácticas de laboratorio.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Conocer y comprender los fundamentos científicos de los materiales y su estructura, propiedades,
procesado y aplicaciones.
 Identificar las estructuras de los diversos tipos de materiales y conocer las técnicas de
caracterización y análisis de los materiales.

Explicar las interrelaciones entre procesado, estructura, propiedades y función de los
materiales.

Explicar y calcular, usando diagramas, esquemas y expresiones, los valores de las
principales propiedades mecánicas de los materiales.
3. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA
El curso requiere la participación activa y permanente de los estudiantes, haciendo énfasis en el análisis de
los contenidos y sus aplicaciones.
En las prácticas dirigidas se desarrollaran problemas aplicativos para reforzar los conceptos teóricos
fundamentales y profundizar algunos temas de importancia.
Se plantean un conjunto de situaciones los cuales deberán ser analizados haciendo uso del ordenador,
mediante la técnica de simulación.
El desarrollo de las prácticas será empleando el método experimental o mediante seminarios y/o trabajos
de grupo. Se introducirán las técnicas del ABP y AC.
4. EVALUACIÓN DE APRENDIZAJE:
TIPO B
Asignaturas de especialidad cuyo contenido temático comprende teoría y/o tecnología profesional y que por
su naturaleza requiere de trabajos supervisados.
El Promedio final de la Asignatura será:
PF 
EP  2 EF  PP
4
Donde:
EP = Examen Parcial
EF = Examen Final
PP = Promedio de Prácticas
Son cinco prácticas calificadas, dos antes del parcial y tres después del parcial, la menor nota no se
considera en el promedio.
5. UNIDADES Y CONTENIDOS TEMÁTICOS POR SESIÓN
5.1. PROGRAMA SEMANAL (CLASES)
2
SEM.
HRS.
TEMAS
01
02
02
02
Introducción del curso y evolución de los materiales industriales:
Perspectiva histórica de los materiales. Clasificación de los materiales en
ingeniería. Efectos ambientales en la estructura y las propiedades de los
materiales. Utilización y comportamiento en servicio de los materiales.
Estructura interna de los materiales:
Niveles de la estructura de los materiales. Estructura atómica. Estructura
electrónica del átomo. Tabla periódica.
02
Laboratorio: Importancia y reconocimiento de equipos.
Estructura molecular: Fuerzas Interatómicas. Fuerzas Intermoleculares.
Tipos de enlaces interatómicos : iónico, covalente, metálico y fuerzas de Van
der Waals. Energía de enlace. Arreglos atómicos y iónicos.
03
04
05
02
Primera práctica calificada
Transformaciones alotrópicas o polimorfas. Polimorfismo y alotropía.
Estructura cristalina de materiales iónicos.
Cálculo del factor de
empaquetamiento y densidad de materiales iónicos.
02
06
Laboratorio: Partes del microscopio metalográfico y funcionamiento del
mismo.
Índices de Miller: Planos y direcciones cristalográficas en celdas unidad
cubicas y hexagonales. Índices de dirección en las celdas de unidad. Cálculo
de densidad atómica planar y lineal. Determinación de la estructura cristalina :
difracción de Rayos X. Ley de Bragg.
02
07
Práctica dirigida.
Estructura cristalina: Estados cristalino y amorfo. Sistemas de cristalización.
Redes y parámetros. Tipos principales: cúbica centrada en el cuerpo, cúbica
centrada en las caras y hexagonal compacta. Determinación de la cantidad de
puntos de red en sistemas cristalinos cúbicos. Factor de empaquetamiento.
Cálculo de la densidad de los materiales.
02
08
02
09
02
Laboratorio: Análisis metalográfico.
Defectos de red cristalina: Defectos puntuales: Intresticiales y vacantes.
Defectos lineales o dislocaciones: cuña y Helicoidal. Ley de Schmid. Defectos
superficiales. Efecto de los defectos en el comportamiento de los materiales.
Estructura granular. Formación de los granos. Factores que influyen en el
tamaño de grano. Determinación del tamaño de grano. Influencia del tamaño
de grano sobre el comportamiento mecánico.
Segunda práctica calificada
Difusión de los átomos y iones en los materiales: Difusión en sólidos en
general . Estabilidad de átomos y iones. Mecanismos de la difusión. Energía
de activación en la difusión. Velocidad de difusión: Primera Ley de Fick.
Factores que afectan la difusión. Permeabilidad de los polímeros. Perfil de
composición: segunda Ley de Fick. Difusión y procesamiento de materiales.
Práctica dirigida.
Propiedades mecánicas: Importancia tecnológica. Terminología de las
3
propiedades mecánicas. Tensión y deformación: uso del diagrama esfuerzodeformación unitaria. Coeficiente de Poisson. Tensión de cizalladura y
deformación de cizalladura. Propiedades obtenidas en el ensayo de tensión.
Esfuerzo real y deformación real. Ensayo de flexión para materiales frágiles.
10
02
11
02
12
02
13
02
14
15
16
17
02
02
02
02
Laboratorio: Análisis de la dureza.
Examen parcial
Propiedades mecánicas: Dureza de los materiales; Efecto de la velocidad de
deformación y comportamiento al impacto. Propiedades que se obtienen en el
ensayo de impacto. Mecánica de la fractura.. Propiedades microestructurales
de la fractura en materiales metálicos.
Práctica dirigida.
Principios de solidificación: Importancia tecnológica. Nucleación.
Aplicaciones de enucleación controlada. Mecanismos de crecimiento. Tiempo
de solidificación y tamaño de dendrita. Curvas de enfriamiento. Estructura de
pieza colada. Defectos de solidificación. Procesos de vaciado para fabricar
componentes. Colada continua y vaciado de lingotes. Solidificación direccional
(DS).
Tercera práctica calificada.
Aleaciones y diagrama de fases: Fases y diagramas de fases. Solubilidad y
soluciones sólidas. Condiciones para la solubilidad ilimitada. Endurecimiento
por solución sólida. Relación entre las propiedades y diagramas de fases.
Solidificación de aleaciones de solución sólida.
Práctica dirigida.
Endurecimiento por dispersión
Principios y ejemplos de endurecimiento por dispersión. Compuestos
intermetálicos. Diagrama de fases que contienen tres fases: sólido – líquido y
gaseoso.
Cuarta práctica calificada
Diagrama de fases eutécticas: Diagrama de fases eutécticas. Cantidad de
fases en aleación eutéctica. Resistencia de las aleaciones eutécticas.
Eutécticos y procesamiento de materiales. Solidificación del sistema eutéctico
en desequilibrio. Diagrama de fases ternarios.
Práctica dirigida.
Sistemas de aleaciones ferrosas: Producción de hierro y acero: Producción
de arrabio en un alto horno., Fabricación de acero y procesado de perfiles
habituales en productos de acero. Diagrama de fases; hierro – carburo de
hierro. Clases y propiedades de aceros y fundiciones.
Quinta práctica calificada.
Sistemas de aleaciones de aluminio y cobre: Endurecimiento por
precipitación. Propiedades generales del aluminio y su producción.
Aleaciones de aluminio. Propiedades generales del cobre. Producción del
cobre. Clasificación de aleaciones de cobre.
Práctica dirigida.
4
Sistemas de aleaciones de Magnesio, Titanio y Níquel: Producción y
propiedades de cada uno de los metales. Aleaciones de magnesio.
Aleaciones de Titanio. Aleaciones de Níquel. Super aleaciones: clases y
propiedades.
18
02
19
02
Examen final
20
02
Examen sustitutorio
6. BIBLIOGRAFIA
 DE SAJA, J; RODRÍGUEZ, M.; RODRÍGUEZ . Estructura, Propiedades y Aplicaciones 1ra. Ed., Edit.
Thompson, Madrid, España. 2005.
 ASKELAND, D. Ciencia e Ingeniería de los Materiales 4ta. Ed., Edit. Thompson, Madrid, España. 2004.
 RUBIN I. Materiales Plásticos Propiedades y Aplicaciones 1ra. Ed., Edit. Limusa, México, México. 2001.
 ANDERSON, A. Ciencia de los Materiales 2da. Ed., Edit. Limusa; México, México. 1998.
 MANGONON, P. Ciencia de Materiales de Selección y Diseño 1ra. Ed., Edit. Pearson, México, México.
2001.
 CALLISTER, W. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Tomo I y II 1ra. Edic., Edit. Reverte,
Barcelona, España. 2000.
Alba Andrade, Fernando (1997): El desarrollo de la Tecnología. La aportación de la Física. Fondo de Cultura
económica. México.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/23/htm/desarro.htm
El portal de la Ciencia y Tecnología en español.
http://www.solociencia.com/ingenieria/automovil-historia-historia.htm
Susana Chow Pangtay( 2004 ): Historia del Petróleo. Petróleo y Sociedad.
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volume1/ciencia2/39/html/petroqui.htm
Estructura molecular
http://www.slideshare.net/fisikuni/estructura-molecular
Ciencia y Tecnología
www.esi2.us.es/imm2/pract-html/principal.html
www.cedex.es/materiales/ciencias.html
www.omega.ilce.edu.mx:3000/site/htm/ingenieria/html
7. REQUERIMIENTO DE EQUIPOS
Para el desarrollo del curso se utilizara equipos audiovisuales y el empleo de laboratorio de la especialidad.
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6