Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros, 6ta Edición – James F. Shackelford Este libro está desarrollado para un primer curso de ingeniería de materiales. El campo comprendido por esta área de la profesión del ingeniero se conoce como «ciencia y también ingeniería de materiales». Para mí, esta denominación efectúa 2 fun­ciones esenciales. Primeramente, se trata de una descripción precisa del equi­librio entre los principios científicos y la ingeniería práctica que se precisa al se­leccionar los materiales apropiados en la tecnología moderna. Seguidamente, sirve de guía para organizar este libro. Cada palabra define una parte diferente. Tras un breve capítulo propedéutico, la palabra «ciencia» califica a la Parte I, sobre «Los fundamentos». Los Episodios dos a seis tratan distintos temas de física y química aplicada. Son la base para entender los principios de la «ciencia de materiales». Supongo que ciertos estudiantes proseguirán este curso sin haber ad­quirido aún los conocimientos de física y química requeridos. Por este motivo, se ha intentado que la Parte I sea independiente. Un curso anterior de química o bien física sería útil, mas no tiene por qué razón ser preciso. Si todo el conjunto ha superado un curso de introducción a la química, puede dejarse el Capítulo dos (sobre el enla­ce atómico), como un tema de lectura opcional, mas es esencial no pasar por alto el papel del link en el momento de delimitar las clases básicos de materiales de ingeniería. Los sobrantes episodios de la Parte I no pueden ser opcionales, puesto que en ellos se describen los temas clave de la ciencia de materiales. En el Capítulo tres se estudian las estructuras cristalinas ideales de los materiales esenciales. El Capítulo cuatro introduce las imperfecciones estructurales que se pueden hallar en los materiales reales. Estos defectos estructurales son la base de la difusión en estado sólido (Capítulo cinco) y de la deformación plástica en los metales (Capítu­lo seis). El Capítulo seis asimismo incluye un extenso estudio sobre el comportamiento mecánico de múltiples géneros de materiales en ingeniería. Del mismo modo, el Capítulo siete estudia el comportamiento térmico de estos materiales. Las cargas mecánicas o bien térmicas sobre los materiales pueden provocar su fallo, tema que se trata en el Ca­pítulo ocho. Además de esto, el análisis sistemático de fallos en servicio puede asistir en la prevención de futuras catástrofes. Los Episodios nueve y diez son singularmente impor­tantes, puesto que son un puente entre la «ciencia de materiales» y la «ingeniería de materiales». Los diagramas de fase (Capítulo nueve) son una herramienta eficaz en la descripción de las microestructuras de equilibrio de los materiales usados en la práctica ingenieril. Los profesores apreciarán que este tema se presenta de una manera gráfica y experimental. Debido a que ciertos estudiantes en este curso todavía no dis­pondrán de conocimientos de termodinámica, he eludido el empleo de la energía libre en la descripción. (El CD adjunto incluye un Capítulo de Termodinámica, para los profesores que deseen instruir los diagramas de fases con una perspectiva de Ter­modinámica). La cinética (Capítulo diez) es la base del tratamiento térmico de los materiales para ingeniería. : PrefacioCapítulo 1. Materiales para ingeniería.1.1. El planeta de material1.2. Ciencia y también ingeniería de materiales.1.3. Géneros de materiales1.4. De la estructura a las propiedades1.5. Procesado de materiales.1.6. Selección de materiales Parte I: FUNDAMENTOS Capítulo dos. El link atómico.2.1. Estructura atómica.2.2. El link iónico.2.3. El link covalente.2.4. El link metálico.2.5. El link secundario o bien de Van der Waals.2.6. Materiales: Clasificación dependiendo del género de link. Capítulo tres. Estructura cristalina: perfección.3.1. 7 sistemas y 14 redes.3.2. Estructuras metálicas.3.3. Estructuras cerámicas.3.4. Estructuras poliméricas.3.5. Estructuras semiconductoras3.6. Situaciones, direcciones y planos de la red.3.7. Difracción de rayos X. Capítulo cuatro. Defectos cristalinos y estructura no cristalina: imperfección.4.1. La solución sólida: imperfección química.4.2. Defectos puntuales: imperfecciones de dimensión cero4.3. Defectos lineales o bien dislocaciones: imperfecciones unidimensionales4.4. Defectos de superficie: imperfecciones bidimensionales.4.5. Sólidos no cristalinos: imperfecciones tridimensionales4.6. Microscopía Capítulo cinco. Difusión.5.1. Procesos térmicamente activados5.2. Producción térmica de defectos puntuales.5.3. Defectos puntuales y difusión en estado sólido5.4. Difusión en estado estacionario.5.5. Caminos alternativos para la difusión. Capítulo seis. Propiedades mecánicas. seis.1. Tensión en frente de deformación Metales.6.2. Deformación elástica6.3. Deformación plástica6.4. Dureza6.5. Fluencia y relajación de sacrificios.6.6. Deformación viscoelástica. Capítulo siete. Propiedades térmicas.7.1. Capacidad calorífica.7.2. Dilatación térmica.7.3. Conductividad térmica.7.4. Choque térmico. Capítulo ocho. Análisis y prevención de fallos.8.1. Energía de impacto.8.2. Tenacidad de fractura.8.3. Fatiga.8.4. Ensayos no destructores.8.5. Análisis y prevención de fallos. Capítulo nueve. Diagramas de fases: evolución del equilibrio microestructural.9.1. La regla de las fases9.2. El diagrama de fases.9.3. La regla de la palanca9.4. Evolución de la microestructura a lo largo del enfriamiento lento. Capítulo diez. Cinética: tratamiento térmico10.1. El tiempo: la tercera dimensión10.2. El diagrama TTT10.3. Templabilidad10.4. Endurecimiento por precipitación10.5. Recocido10.6. Cinética de las transformaciones de fase de los no metales. Parte II: LOS MATERIALES ESTRUCTURALES Capítulo once. Metales11.1. Aleaciones férreas.11.2. Aleaciones no férreas.11.3. Aleaciones ligeras11.4. Materiales compuestos de matriz metálica11.5. Procesado de materiales metálicos Capítulo doce. Cerámicos y vidrios.12.1. Cerámicos: materiales cristalinos.12.2. Vidrios: materiales no cristalinos.12.3. Vitrocerámicas.12.4. Procesado de los cerámicos y los vidrios. Capítulo trece. Polímeros.13.1. Definición y clasificación13.2. Síntesis de polímeros.13.3. Peso molecular. Medida, repercusión en propiedades13.4. Solubilidad y estabilidad química.13.5. Cristalinidad.13.6. Comportamiento térmico.13.7. Comportamiento mecánico.13.8. La reticulación de termoestables y elastómeros13.9. Plásticos comerciales.13.10. Adhesivos13.11. Familia de adhesivos y criterios de selección13.12. Procesado de polímeros Capítulo catorce. Materiales compuestos.14.1. Materiales compuestos. Clasificación y selección14.2. Función de la fibra en el material compuesto.14.3. Función de la matriz en el material compuesto14.4. La anisotropía del material compuesto14.5. Aplicaciones y restricciones de los materiales compuestos. Parte III: MATERIALES ELECTRÓNICOS Y MAGNÉTICOS Capítulo quince. Conducción eléctrica.15.1. Portadores de carga y conducción.15.2. Niveles y bandas de energía15.3. Conductores15.4. Aislantes.15.5. Semiconductores.15.6. Materiales compuestos.15.7. Materiales: clasificación eléctrica. Capítulo dieciseis. Comportamiento óptico.16.1. Luz perceptible.16.2. Propiedades ópticas16.3. Sistemas y dispositivos ópticos Capítulo diecisiete. Semiconductores17.1. Semiconductores elementales intrínsecos.17.2. Semiconductores elementales extrínsecos17.3. Compuestos semiconductores17.4. Semiconductores amorfos17.5. Procesado de semiconductores.17.6. Dispositivos semiconductores Capítulo dieciocho. Materiales imantados.18.1. Magnetismo.18.2. Femomagnetismo.18.3. Ferrimagnetismo18.4. Imanes metálicos18.5. Imanes cerámicos. Parte IV: MATERIALES EN DISEÑOS DE INGENIERÍA Capítulo diecinueve. Humillación ambiental19.1. Oxidación: ataque atmosférico directo.19.2. Corrosión acuosa: ataque electroquímico.19.3. Corrosión galvánica de 2 metales19.4. Corrosión por reducción gaSeosa.19.5. Efecto de la tensión mecánica en la corrosión19.6. Métodos de prevención de la corrosión19.7. Curvas de polarización19.8. Humillación química de cerámicos y polímeros19.9. Daño por radiación19.10. Desgaste19.11. Análisis superficial Capítulo veinte. Selección de materiales.20.1. Propiedades de los materiales: factores de diseño en ingeniería20.2. Selección de materiales estructurales: estudio de casos.20.3. Selección de materiales electrónicos y magnéticos: estudio de casos20.4. Materiales y medioambiente Apéndice 1. Datos físicos y químicos de los elementos químicos.Apéndice dos. Radio atómico y radio iónico de los elementos químicos.Apéndice tres. Incesantes y factores de conversión.Apéndice cuatro. Propiedades de los materiales estructurales.Apéndice cinco. Propiedades electrónicas, ópticas y imantadas de los materialesApéndice seis. Ensayos de caracterización de materiales.Glosario. Soluciones a los Inconvenientes Prácticos (Partido Popular) y a los Inconvenientes Numéricos Impares.Indice