Ciencia e ingeniería de los materiales / Donald R. Askeland.

CONTENIDO
Parte I. Estructura, arreglo y movimiento de los átomos 3
1 Introducción a los materiales 5
1-1 Introducción 5
1-2 Tipos de materiales 5
1-3 Relación entre estructura, propiedad y procesamiento 10
1-4 Efectos ecológicos sobre el comportamiento de los materiales 13
1-5 Diseño y selección de materiales 15
Resumen 17
Glosario 17
Problemas 18
2 Estructura atómica
2-1 Introducción 19
2-2 Estructura del átomo 19
2-3 La estructura electrónica del átomo 20
2-4 Enlaces atómicos 24
2-5 Energía de enlace y espaciamiento interatómico 30
Resumen 33
Glosario 34
Problemas 35
3 Organización atómica 37
3-1 Introducción 37
3-2 Orden de corto alcance comparado con orden de largo alcance 37
3-3 Celdas unitarias 39
3-4 Transformaciones alotrópicas y polimórficas 46
3-5 Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria 47
3-6 Sitios intersticiales 57
3-7 Cristales iónicos 60
3-8 Estructuras covalentes 62
3-9 Difracción de los rayos-X 65
Resumen 68
Glosario 68
Problemas 70
Imperfecciones en arreglo atómico 76
4-1 Introducción 76
4-2 Dislocaciones 76
4-3 Significado de las dislocaciones 83
4-4 Ley de Schmid 84
4-5 Influencia de la estructura cristalina 86
4-6 Defectos puntuales 87
4-7 Defectos de superficie 92
4-8 Control del proceso de deslizamiento 97
Resumen 99
Glosario 100
Problemas 101
5. Movimiento de los átomos en los materiales 105
5-1 Introducción 105
5-2 Estabilidad de los átomos 105
-3 Mecanismos de difusión 107
5-4 Energía de activación para la difusión 108
5-5 Velocidad de difusión (primera ley de Fick) 109
5-6 Perfil de composición (segunda ley de Fick) 119
5-7 Difusión y el procesamiento de los materiales 121
Resumen 123
Glosario 124
Problemas 125
PARTE 11 Control de la micro estructura y de las propiedades mecánicas de los materiales 129
6. Ensayos y propiedades mecánicas 130
6-1 Introducción 130
6-2 Ensayo a la tensión: uso del diagrama esfuerzo-deformación 131
6-3 Propiedades obtenidas del ensayo de tensión 133
6-4 El ensayo de flexión para materiales frágiles 138
6-5 Esfuerzo real-deformación real 141
6-6 El ensayo de dureza: su naturaleza y uso 142
6-7 Ensayo de impacto 143
6-8 Propiedades obtenidas a partir del ensayo de impacto 144
6-9 Tenacidad a la fractura 147
10 La importancia de la mecánica de la fractura 149
11 Ensayo de fatiga 150
6-12 Resultados del ensayo de fatiga 151
6-13 Aplicación de los ensayos de fatiga 153
-14 Ensayo de termo fluencia 156
6-15 Uso de los datos de termo fluencia 158
Resumen 160
Glosario 161
Problemas 162
7 Endurecimiento por deformación y recocido 169
7-1 Introducción 169
7-2 Relación del trabajo en frío con la curva esfuerzo-deformación 169
7-3 Mecanismos de endurecimiento por deformación 171
7-4 Propiedades en función del porcentaje del trabajo en frío 172
7-5 Micro estructura y esfuerzos residuales 175
7-6 Características del trabajo en frío 179
7-7 Las tres etapas del recocido 182
7-8 Control del recocido 184
7-9 Recocido y procesamiento de materiales 185
7-10 Trabajo en caliente 187
7-11 Conformación superplática 189
Resumen 189
Glosario 190
Problemas 191
8 Principios de endurecimiento por solidificación y procesamiento 195
8-1 Introducción 195
8-2 Nucleación 195
8-3 Crecimiento 199
8-4 Tiempo de solidificación y tamaño de las dendritas 200
8-5 Curvas de enfriamiento 205
8-6 Fundición o estructura de lingote 205
8-7 Solidificación de los polímeros 207
8-8 Defectos de solidificación 208
8-9 Procesos de fundición 213
8-10 Solidificación y unión de los metales 217
Resumen 218
Glosario 219
Problemas 220
9 Equilibrio de fases y endurecimiento por solución sólida 225
9-1 Introducción 225
9-2 Fases y diagrama de fases de sustancias puras 225
9-3 Soluciones y solubilidad 228
9-4 Condiciones para una solubilidad sólida ilimitada 230
9-5 Endurecimiento por solución sólida 231
9-6 Diagrama de fases isomorfo 234
9-7 Relaciones entre propiedades y el diagrama de fases 240
9-8 Solidificación de una aleación de solución sólida limitada 242
9-9 Solidificación fuera de equilibrio y segregación 244
Resumen 247
Glosario 247
Problemas 249
10 Endurecimiento por dispersión durante la solidificación 253
10-1 Introducción 253
10-2 Principios de endurecimiento por dispersión 253
10-3 Compuestos ínter metálicos 254
10-4 Diagramas de fases con reacciones de tres fases 258
10-5 El diagrama de fases eutéctico 260
10-6 Resistencia de las aleaciones eutécticas 260
10-7 Eutécticos y el procesamiento de los materiales 274
10-8 Solidificación fuera del equilibrio en el sistema eutéctico 275
10-9 Diagramas de fases ternarios 276
Resumen 278
Glosario 279
Problemas 280
11 Endurecimiento por dispersión mediante transformación de fase y tratamiento térmico 285
11-1 Introducción 285
11-2 Nucleación y crecimiento en las reacciones en estado sólido 285
11-3 Aleaciones endurecidas al exceder el límite de solubilidad 289
11-4 Endurecimiento por envejecimiento o endurecimiento por precipitación292
11-5 Efectos de temperatura y tiempo de envejecimiento 294
11-6 Requisitos para el endurecimiento por envejecimiento 295
11-7 Uso a altas temperaturas de las aleaciones endurecidas por envejecimiento 296
11-8 Reacción eutectoide 297
11-9 Control de la reacción eutectoide 301
11-10 La reacción martensítica y el revenido 306
Resumen 312
Glosario 313
Problemas 314
PARTE Materiales de ingeniería III 319
12 Aleaciones ferrosas 320
12-1 Introducción 320
12-2 Clasificación de los aceros 320
12-3 Tratamientos térmicos simples 324
12-4 Tratamientos térmicos isotérmicos 326
12-5 Tratamientos térmicos de templado y revenido 329
12-6 Efecto de los elementos de aleación 335
12-7 Aplicación de la templabilidad 337
12-8 Aceros especiales 341
12-9 Tratamientos de superficies 342
12-10 Soldabilidad del acero 344
12-11 Aceros inoxidables 345
12-12 Transformaciones de fase en hierros fundidos 349
12-13 Características y producción de las fundiciones 352
Resumen 358
Glosario 359
Problemas 361
13 Aleaciones no ferrosas 366
13-1 Introducción 366
13-2 Aleaciones de aluminio 366
13-3 Aleaciones de magnesia 376
13-4 Berilio 379
13-5 Aleaciones de cobre 380
13-6 Níquel y cobalto 384
13-7 Aleaciones de titanio 388
13-8 Metales refractarios 394
Resumen 395
Glosario 396
Problemas 397
14 Materiales cerámicos 400
14-1 Introducción 400
14-2 La estructura de los cerámicos cristalinos 401
14-3 La estructura de los silicatos cristalinos 403
14-4 Imperfecciones en las estructuras cerámicas cristalinas 406
14-5 La estructura de los vidrios cerámicos 413
14-6 Fallas mecánicas de. los materiales cerámicos 416
14-7 Deformación de los cerámicos a altas temperaturas 422
14-8 Procesamiento y aplicaciones de los vidrios cerámicos 422
14-9 Procesamiento y aplicaciones de los vidrio-cerámicos 428
14-10 Procesamiento y aplicaciones de productos de arcilla 432
14-11 Procesamiento y aplicaciones de cerámicos avanzados 433
14-12 Refractarios 440
14-13 Otros materiales cerámicos y sus aplicaciones 442
Resumen 444
Glosario 444
Problemas 446
15 Polímeros 449
15-1 Introducción 449
15-2 Clasificación de los polímeros 450
15-3 Formación de cadenas por el mecanismo de adición 452
15-4 Formación de cadenas por el mecanismo de condensación 458
15-5 Grado de polimerización 460
15-6 Arreglo de las cadenas poliméricas en los termoplásticos 462
15-7 Deformación y falla de los polímeros termoplásticos 468
15-8 Control de la estructura y de las propiedades de los termoplásticos 477
15-9 Elastómeros (hules) 487
15-10 Polímeros termoestables 493
15-11 Adhesivos 496
15-12 Aditivos de los polímeros 497
15-13 Conformado de los polímeros 498
Resumen 501
Glosario 502
Problemas 504
16 Materiales compuestos 508
16-1 Introducción 508
16-2 Compuestos reforzados por dispersión 508
16-3 Compuestos particulados verdaderos 511
16-4 Compuestos reforzados con fibras 517
16-5 Características de los compuestos reforzados con fibras 521
16-6 Manufacturas de fibras y compuestos 529
16-7 Sistemas reforzados con fibras y sus aplicaciones 535
16-8 Materiales compuestos laminares 542
16-9 Ejemplos y aplicaciones de compuestos laminares 545
16-10 Estructuras tipo emparedado o sandwich 548
Resumen 548
Glosario 549
Problemas 550
17 Materiales para la construcción 553
17-1 Introducción 553
17-2 Estructura de la madera 553
17-3 Contenido de humedad y densidad de la madera 558
17-4 Propiedades mecánicas de la madera 560
17-5 Expansión y contracción de la madera 561
17-6 Madera contrachapada o triplay 561
17-7 hormigón 561
17-8 Propiedades del hormigón 564
17-9 hormigon reforzado y preesforzado 568 17-10 Asfalto 569
Resumen 569
Glosario 570
Problemas 571
PARTE Propiedades físicas de los materiales para ingeniería IV 573
18 Comportamiento eléctrico de los materiales 574
18-1 Introducción 574
18-2 Ley de Ohm y la conductividad eléctrica 574
18-3 Teoría de las bandas 579
18-4 Control de la conductividad de los metales 582
18-5 Superconductividad 586
18-6 Conductividad en otros materiales 589
18-7 Semiconductores intrínsecos 591
18-8 Semiconductores extrínsecos 595
18-9 Aplicación de los semiconductores en dispositivos eléctricos 600
18-10 Manufactura y fabricación de dispositivos semiconductores 604
18-11 Aislantes y propiedades dieléctricas 604
18-12 Dipolos y polarización 606
18-13 Propiedades dieléctricas y su control 609
18-14 Propiedades dieléctricas y capacitares 613
18-15 Propiedades dieléctricas y aislantes eléctricos 615
18-16 Piezoelectricidad y electrostricción 615
18-17 Ferro electricidad 617
Resumen 619
Glosario 619
Problemas 621
19 Comportamiento magnético de los materiales 625
19-1 Introducción 625
19-2 Dipolos magnéticos y momentos magnéticos 625
19-3 Magnetización, permeabilidad y el campo magnético 627
19-4 Interacción entre los dipolos magnéticos y el campo magnético 629
19-5 Estructura de dominios y el ciclo de histéresis 632
19-6 Aplicación de la curva magnetización-campo 634
19-7 La temperatura de Curie 638
19-8 Materiales magnéticos 639
Resumen 645
Glosario 645
Problemas 646
20 Comportamiento óptico de los materiales 649
20-1 Introducción 649
20-2 El espectro electromagnético 649
20-3 Ejemplos y usos de los fenómenos de emisión 650
20-4 Interacción de los fotones con un material 611
20-5 Sistemas y materiales fotónicos 672
Resumen 674
Glosario 675
Problemas 676
21 Propiedades térmicas de los materiales 679
21-1 Introducción 679
21-2 Capacidad térmica y calor específico 679
21-3 Expansión térmica 682
21-4 Conductividad térmica 687
21-5 Choque térmico 691
Resumen 692
Glosario 693
Problemas 693
PARTE V Protección contra el deterioro y la falla de los materiales 696
22 Corrosión y desgaste 698
22-2 Corrosión química 698
22-3 Corrosión electroquímica 700
22-4 El potencial electródico en las celdas electroquímicas 703
22-5 Corriente de corrosión y polarización 707
22-6 Tipos de corrosión electroquímica 707
22-8 Degradación microbiana y polímeros biodegradables 719
22-9 Oxidación y otras reacciones gaseosas 720
23-2 Determinación del mecanismo de fractura en fallas de los metales 731
23-5 Métodos de prueba no destructivos 747