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1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura :
Transiciones de Fases
Carrera : Ingeniera en Materiales
Clave de la asignatura : MAE-1029
SATCA1 3 1 -4 2.- PRESENTACIN Caracterizacin de la asignatura.
Esta materia aporta al ingeniero en materiales los fundamentos
tericos relacionados con los mecanismos que permiten explicar las
transformaciones de fase que ocurren durante la aplicacin de un
ciclo trmico y los conocimientos adquiridos en esta materia aplican
en tratamientos trmicos, materiales cermicos, materiales avanzados,
procesos cermicos y conformacin de metales. Intencin didctica. El
temario se organiza en cinco unidades, agrupando contenidos
conceptuales al inicio de cada unidad, abordando tambin en cada una
de estas la aplicacin prctica de los conocimientos lo cual permite
comprender la relacin estructura-propiedades-aplicacin de los
materiales. En la primera unidad se adquieren los fundamentos
necesarios para comprender el desarrollo de las transformaciones de
fase en el estado slido que ocurren en los procesos de fabricacin
de muchos materiales. En la segunda unidad se abordan las
transformaciones controladas por procesos de difusin en el estado
slido en condiciones de equilibrio y no equilibrio para comprender
el efecto que estos tendrn sobre la estructura y propiedades de los
materiales, vinculndolos tambin a casos especficos de materiales
metlicos y cermicos. Para la tercera unidad se analizan y
comprenden las transformaciones adifusionales estableciendo sus
caractersticas, conociendo y analizando sus diagramas de
transformacin de fase estableciendo los cambios estructurales y de
propiedades provocados por este tipo de transformaciones en
materiales reales analizando tambin sus aplicaciones actuales. En
la cuarta unidad se analizan y comprenden los fundamentos
relacionados con las transformaciones que tienen una doble
naturaleza al ser controladas por procesos de difusin en el estado
slido pero que tambin presentan caractersticas tpicas de las
transformaciones adifusionales ocupndose de casos especficos que
permitan observar el efecto de dichas transformaciones sobre la
estructura y propiedades de los materiales. Finalmente en la unidad
cinco, se realiza la descripcin de otras transformaciones de
importancia cientfica e industrial en el desarrollo de materiales
avanzados como son la condensacin y las transformaciones en
materiales amorfos.
1 Sistema de Asignacin y Transferencia de Crditos Acadmicos
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La materia requiere que las actividades prcticas promuevan el
desarrollo de habilidades para la experimentacin como la
identificacin manejo y control de variables y datos relevantes,
planteamiento de hiptesis y trabajo en equipo. Es necesario
propiciar procesos intelectuales como la induccin-deduccin y
anlisis-sntesis que favorezcan la actividad intelectual compleja.
Para el desarrollo de las actividades prcticas es necesario que el
profesor solo gue a sus alumnos permitiendo que ellos identifiquen
controlen y registren las variables involucradas en los
procesos.
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3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias especficas:
Comprender el proceso de
nucleacin y crecimiento en las transformaciones de fase en el
estado slido y los mecanismos que gobiernan la cintica de una
transformacin.
Comprender las caractersticas de las transformaciones
controladas por procesos difusionales, adifusionales y mixtas as
como los cambios estructurales y de propiedades que provocan.
Conocer los procesos que permiten cambios estructurales
superficiales en los materiales comprendiendo el efecto de los
parmetros implicados en ellos
Competencias genricas: Competencias instrumentales
Capacidad de anlisis y sntesis Capacidad de organizar y
planificar Conocimientos bsicos de la carrera Comunicacin oral y
escrita Habilidades bsicas de manejo de la
computadora Habilidad para buscar y analizar
informacin proveniente de fuentes diversas
Toma de decisiones Competencias interpersonales
Capacidad crtica y autocrtica Trabajo en equipo Habilidades
interpersonales
Competencias sistmicas
Capacidad de aplicar los conocimientos en la prctica
Habilidades de investigacin Capacidad de aprender Capacidad de
generar nuevas ideas
(creatividad) Habilidad para trabajar en forma
autnoma
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4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de
elaboracin o revisin Participantes Evento
Instituto Tecnolgico de Estudios Superiores de Ecatepec del 9 al
13 de noviembre de 2009.
Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Superior de
Calkin, Chihuahua, Superior de Irapuato, Morelia, Saltillo,
Superior de Tlaxco y Zacatecas.
Reunin Nacional de Diseo e Innovacin Curricular para el
Desarrollo y Formacin de Competencias Profesionales de la Carrera
de Ingeniera en Materiales.
Desarrollo de Programas en Competencias Profesionales por los
Institutos Tecnolgicos del 16 de noviembre de 2009 al 26 de mayo de
2010.
Academias de Ingeniera en Materiales de los Institutos
Tecnolgicos de: Chihuahua y Saltillo
Elaboracin del programa de estudio propuesto en la Reunin
Nacional de Diseo Curricular de la Carrera de Ingeniera en
Materiales.
Instituto Tecnolgico de Zacatecas del 12 al 16 de abril de
2010.
Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Superior de
Calkin, Chihuahua, Superior de Irapuato, Morelia, Saltillo,
Superior de Tlaxco y Zacatecas.
Reunin Nacional de Consolidacin de los Programas en Competencias
Profesionales de la Carrera de Ingeniera en Materiales.
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5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Comprender el proceso de
nucleacin y crecimiento en las transformaciones de fase
en el estado slido y los mecanismos que gobiernan la cintica de
una transformacin.
Comprender las caractersticas de las transformaciones
controladas por procesos difusionales, adifusionales y mixtas as
como los cambios estructurales y de propiedades que provocan.
Conocer los procesos que permiten cambios estructurales
superficiales en los materiales comprendiendo el efecto de los
parmetros implicados en ellos.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS Identificar e interpretar diagramas de
equilibrio. Identificar e interpretar los diferentes tipos de
estructuras cristalinas estableciendo la
relacin estructura-propiedades de los materiales. Aplicar
conceptos principios de anlisis metalogrficos e identificacin de
estructuras. Aplicacin de conceptos y fundamentos fisicoqumicos
7.- TEMARIO
Unidad Temas Subtemas
1 Cintica de las transformaciones de fase.
1.1 Clasificacin de las transformaciones de fase 1.2 Nucleacin.
1.3 Crecimiento. 1.4 Caractersticas de las fases solidificadas.
2 Transformaciones controladas por difusin.
2.1 Transformacin eutectoide. 2.2 Precipitacin en el estado
slido. 2.3 Descomposicin espinoidal. 2.4 Transformaciones
orden-desorden. 2.5 Ejemplos de transformaciones difusionales
en
sistemas metlicos y cermicos.
3 Transformaciones adifusionales.
3.1. Caractersticas de las transformaciones adifusionales.
3.2. Transformacin martenstica. 3.3. Ejemplos de
transformaciones martensticas en
sistemas metlicos y cermicos. 3.4. Efecto de memoria de
forma.
4 Transformaciones mixtas. 4.1. Transformacin baintica 4.2.
Otros ejemplos de transformaciones mixtas
5 Otras transformaciones. 5.1. Condensacin. 5.2. Materiales
amorfos
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8.- SUGERENCIAS DIDCTICAS El profesor debe ser conocedor de la
disciplina que est bajo su responsabilidad, conocer su origen y
desarrollo histrico para considerar este conocimiento al abordar
los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en
equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en l la
autonoma, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar
flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la
interaccin entre los estudiantes. Propiciar actividades de bsqueda,
seleccin y anlisis de informacin en distintas
fuentes. Fomentar actividades grupales que propicien la
comunicacin, el intercambio
argumentado de ideas, la reflexin, la integracin y la
colaboracin de y entre los estudiantes al socializar los resultados
de las investigaciones y las experiencias prcticas solicitadas como
trabajo extra clase.
Observar y analizar fenmenos y problemticas propias del campo
ocupacional. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las
dems del plan de estudios a
las que sta da soporte para desarrollar una visin
interdisciplinaria en el estudiante.. Propiciar el desarrollo de
capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la
escritura y la expresin oral. Ejemplos: trabajar las actividades
prcticas a travs de guas escritas, redactar reportes e informes de
las actividades de experimentacin, exponer al grupo las
conclusiones obtenidas durante las observaciones.
Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de
induccin-deduccin y anlisis-sntesis, que encaminen hacia la
investigacin, la aplicacin de conocimientos y la solucin de
problemas.
Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la
aplicacin de los conceptos, modelos y metodologas que se van
aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.
Proponer problemas que permitan al estudiante la integracin de
contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su
anlisis y solucin.
Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del
medio ambiente; as como con las prcticas de una agricultura
sustentable.
Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales
para una mejor comprensin del estudiante.
Propiciar el uso de las nuevas tecnologas en el desarrollo de la
asignatura (procesador de texto, hoja de clculo, base de datos,
graficador, Internet, etc.).
Llevar a cabo actividades prcticas que promuevan el desarrollo
de habilidades para la experimentacin tales como: observacin,
identificacin manejo y control de variables y datos relevantes,
planteamiento de hiptesis y trabajo en equipo.
Propiciar el uso adecuado de conceptos y terminologa
cientfico-tecnolgica. Proponer problemas que permitan al estudiante
la integracin de contenidos de la
asignatura y entre distintas asignaturas para su anlisis y
solucin. Relacionar los contenidos de la materia con el cuidado del
medio ambiente, as como
con la prctica de una ingeniera con enfoque sustentable.
Propiciar en el estudiante el sentimiento de logro y de ser
competente.
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9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIN Que en la evaluacin se integren los
tres tipos de contenidos (conceptuales
procedimentales y actitudinales). Que la evaluacin contemple la
hecha por el profesor, la coevaluacin y la evaluacin
grupal. Que se obtengan evidencias de aprendizaje suficientes
para que el alumno tenga
certeza de haber adquirido y desarrollado sus competencias. Se
recomiendan como instrumentos de evaluacin: resmenes, sntesis,
glosarios,
cuestionarios, reportes, informes, ensayos, presentaciones
electrnicas, organizadores grficos (mapas conceptuales, cuadros
sinpticos, diagramas, tablas, cuadros comparativos), entrega de
trabajos bajo los lineamientos y parmetros establecidos. Criterios
de evaluacin:
Participacin en clase Exposicin de trabajos Realizacin de
ejercicios prcticos Solucin de problemas Reportes escritos de
prcticas y presentacin de materiales obtenidos Reportes de visitas
con comentarios y sugerencias Informes de investigaciones
documentales
10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Cintica de las
transformaciones de fase Competencia especfica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
Analizar y comprender el proceso de nucleacin y crecimiento de
las transformaciones de fase al estado slido y los mecanismos que
gobiernan la cintica de una transformacin.
Investigar y analizar sobre los diferentes sistemas de
clasificacin de las transformaciones de fase.
Por equipos discutir las caractersticas de la nucleacin homognea
y heterognea.
Conocer la expresin del radio crtico y energa necesaria para la
nuclecin en condiciones homogneas.
Establecer la importancia de los defectos estructurales para la
nucleacin heterognea.
Investigar la influencia del grado de sobrenfriamiento en el
tamao del ncleo crtico y el trabajo necesario para la nucleacin
Investigar y analizar los factores que controlan el crecimiento
de una nueva fase.
Analizar la expresin que gobierna la
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cintica de una transformacin. Resolver problemas sobre cintica
de una
transformacin aplicando la ecuacin de Jhonson-Mehl y la ecuacin
de Arrenihus.
Analizar cmo se genera un diagrama TTT as como los de
transformacin continua.
Unidad 2: Transformaciones controladas por difusin Competencia
especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje
Identificar y analizar las caractersticas de las
transformaciones controladas por procesos difusivos.
Investigar y discutir en sesin plenaria las caractersticas de
las transformaciones difusionales del tipo: eutectoide,
precipitacin en el estado slido, espinoidal, orden-desorden.
Investigar el mecanismo de transformacin difusional y los
parmetros que afectan la cintica
Investigar ejemplos de sistemas metlicos y cermicos que
presenten transformaciones del tipo difusional.
Resolver problemas relacionados con la cintica de transformacin
difusional.
Unidad 3: Transformaciones adifusionales Competencia especfica a
desarrollar Actividades de Aprendizaje Identificar y analizar las
caractersticas de las transformaciones controladas por un proceso
cizallante.
Realizar un anlisis de las caractersticas de la transformacin
martenstica
Investigar ejemplos de sistemas metlicos y cermicos que
presenten transformaciones tipo martenstico
Identificar los parmetros que afectan la cintica de una
transformacin de tipo adifusional.
Realizar ensayos de artculos tcnico-cientfico sobre la
transformacin martenstica y los fenmenos de memoria de forma.
Investigar que materiales son suceptibles de transicin
adifusional en la transformacin de sus fases.
Investigar las condiciones que facilitan las
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tansiciones adifusionales. Resolver problemas relacionados
con
transformaciones de tipo cizallente
Unidad 4: Transformaciones mixtas Competencia especfica a
desarrollar Actividades de Aprendizaje Investigar y analizar las
caractersticas de las transformaciones mixtas o intermedias.
Investigar y discutir en sesin plenaria las caractersticas de
las transformaciones mixtas.
Discutir en grupos las caractersticas de la transformacin
baintica en aceros.
Realizar ensayos y presentacin en clase de artculos
tcnico-cientificos sobre transformaciones tipo baintica.
Unidad 5: Otras transformaciones Competencia especfica a
desarrollar Actividades de Aprendizaje Investigar y analizar las
caractersticas de las transformaciones en materiales amorfos y por
condensacin
Investigar y discutir en sesin plenaria las caractersticas de
las transformaciones en fase condensada
Investigar y discutir en sesin plenaria las caractersticas de
las transformaciones en materiales amorfos
Realizar ensayos y presentacin en clase de artculos
tcnico-cientficos sobre estas transformaciones
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11.- FUENTES DE INFORMACIN 1. F.N. Rhines, Phase Diagrams in
Metallurgy, Ed. McGraw-Hill. 2. Metals Handbook, vol. 4 , Heat
Treating ASM 3. Grinberg D.M.K. Tratamientos trmicos de los aceros
y sus prcticas de laboratorio.
Ed. Limusa. 4. Burke, J. The Kinetics of the Phase
Tranformations in Metals.Ed. Pergamos Prees. 5. Principios de
Metalurgia Fsica (segunda edicin).Robert E. Reed Hill. Ed.
C.E.C.S.A. 6. Introduccin a la Metalurgia Fsica.Sydney H. Avner.
Ed. McGraw-Hill. 7. Ciencia e Ingeniera de los Materiales.Donald R.
Askeland (4a Edicin).Ed. Thomson. 8. Thin Film Deposition.Smith D.
L.Ed. McGrw-Hill
12.- PRCTICAS PROPUESTAS Analizar el efecto de la cintica de las
transformaciones de fase en el estado slido
para establecer el efecto sobre la estructura y propiedades de
materiales metlicos. Determinar las temperaturas de transicin en
materiales no metlicos mediante TGA,
DTA, DSC y/o dilatometra.
