Basándose en los conocimientos fundamentales de la Ciencia de Materiales adquiridos en segundo curso, esta asignatura contribuye a profundizar en el conocimiento de las propiedades y aptitudes de los materiales estructurales, entendidos como aquellos materiales que se emplean para producir componentes sometidos a distintas solicitaciones mecánicas, tanto en maquinaria como en estructuras. La asignatura es de interés general para diversas especialidades ingenieriles, así como para la realización de proyectos de fin de grado de Ingeniería Industrial.

En una primera parte, la asignatura profundiza en la relación entre propiedades mecánicas, microestructura y condiciones de proceso, en los materiales estructurales metálicos, y aborda los aspectos más relevantes en relación al uso de materiales poliméricos, compuestos y cerámicos como materiales estructurales. En una segunda parte, la asignatura se sumerge en el estudio de los procesos de fallo en servicio de los materiales estructurales, incluyendo el estudio de las bases de la mecánica de la fractura elástica lineal y su uso en ingeniería, los fundamentos de la fractura elasto-plástica, la aplicación de ambas disciplinas en el análisis y previsión de fallos en fatiga y en corrosión bajo tensión, así como los fundamentos del fallo por fluencia plástica de materiales sometidos a elevada temperatura.

La implementación de la asignatura en el plan de estudios se ha llevado a cabo de manera integrada con las demás asignaturas del mismo. Verticalmente, se ha implantado en 4º curso de manera coordinada con diversas asignaturas de cursos previos cuyos conocimientos deben emplearse como punto de partida de la misma, de modo que las asignaturas necesarias para el correcto seguimiento de la presente están ya impartidas en los anteriores cursos de grado. Horizontalmente, dentro del curso, los programas, planificación y metodología de esta asignatura se han coordinado con otras que introducen y emplean conceptos y principios similares, como son Elementos de Máquinas, Cálculo de Máquinas y Teoría de Estructuras.

Capacidad para abordar desarrollos, proyectos y estudios avanzados en el ámbito de la ingeniería de materiales, con u alto grado de autonomía.

Buscar y seleccionar información, comunicarla de forma oral o escrita, redactar informes y proyectos, gestionar la documentación.

Tema 1. Presentación e Introducción. Tipos de materiales frente al comportamiento mecánico. Estructura cristalina. Deformación elástica y resistencia teórica. Estructura no cristalina. Deformación no elástica.

Tema 2. Materiales Estructurales. Introducción a la Metalurgia Física. Mecanismos de endurecimiento de aleaciones metálicas. Aleando y conformando los materiales.

Tema 3. Aleaciones hierro-carbono: diagramas, microestructuras y tratamientos térmicos

Tema 4. Aceros y Fundiciones. Aceros estructurales. Aceros aleados para resistencia, cementación, nitruración. Aceros de alta resistencia. Fundiciones férreas. Aleaciones de Aluminio y Titanio. Otros metales no férreos.

Tema 5. Materiales poliméricos y compuestos. Termoplásticos. Termoestables. Elastómeros. Combinando y modificando polímeros.

Tema 6. Cerámicas y vidrios. Materiales cerámicos. Hormigones. Vidrios. Refractarios. Tribología.

Tema 7. Mecánica de la fractura. Planteamiento energético. Planteamiento tensional y fractura elástico-lineal. Tensión plana y deformación plana. Materiales anisótropos. Estados tridimensionales de tensión. Fractura frente a plastificación.

Tema 8. Ensayos de tenacidad. Aspectos macro y microscópicos de la Fractura en los materiales. Mecánica de la fractura elasto-plástica. CTOD. La integral J. Los campos HRR.

Tema 9. Fatiga de materiales. Efectos de las cargas cíclicas. Ensayos de fatiga. Naturaleza física del daño por fatiga. Tendencias de los materiales en curvas S-N. Diseño en fatiga. Crecimiento de grietas por fatiga. Ley de Paris.

Tema 10. Fluencia y disipación en materiales. Ensayos de fluencia. Mecanismos físicos de la fluencia. Avance de grietas de fluencia. Estimación de vida de componentes. Curvas tensión-deformación-tiempo. Disipación de energía en materiales.

Tema 11. Corrosión y materiales resistentes a la corrosión. Corrosión. Corrosión Bajo Tensión. Corrosión-fatiga. Crecimiento de grietas. Materiales resistentes a la corrosión.

La asignatura se desarrolla con cuatro modalidades docentes: clases magistrales, prácticas de aula, seminarios y prácticas de laboratorio.

En la práctica, las sesiones de clases magistrales y prácticas de aula se llevan a cabo de manera conjunta. En las mismas, se impartirán amplias explicaciones por parte del docente y se realizan ejercicios y casos de estudio. La documentación para el estudio de la asignatura y la realización de ejercicios están disponibles en eGela, así como en el servicio de reprografía de la EIB. En eGela se incluirá también material adicional para trabajo y estudio, así como actividades y tareas que el alumnado deberá realizar fuera del horario de clase.



En los seminarios se focalizará la enseñanza en temas concretos que requieran de ejercicios complementarios para favorecer el trabajo en equipo y la participación del alumnado con debates ocasionales. De este modo se permite la profundización en el conocimiento teórico de la materia de una manera más práctica y aplicada.



En las prácticas de laboratorio se desarrollará un pequeño proyecto en equipo, el cual conlleva trabajos experimentales metalúrgicos con el fin de adquirir conocimientos y destrezas de las técnicas experimentales en laboratorio metalúrgico, así como capacidad de análisis y toma de decisiones.



En el caso de que se establezcan distancias mínimas entre alumnos por seguridad sanitaria, las prácticas se organizarán de forma delegada y en el resto de modalidades docentes se aplicarán las condiciones que el equipo de dirección de la EIB indique. Así mismo, en el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación online mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación online serán publicadas en eGela.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 45
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 20
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 25
  • PRACTICAS DE LABORATORIO (%): 10

El sistema de evaluación será de tipo continuo. La ponderación será como se detalla a continuación:

-Examen escrito final de Teoría y Problemas: 45% nota final

Grado de aprovechamiento de las lecciones impartidas en el temario y de los ejercicios prácticos. Evaluación de la capacidad de trabajar de forma autónoma.

- Realización de diversas tareas y actividades a lo largo del curso: 20% de la nota final. Grado de aprovechamiento de las lecciones impartidas en el temario y de los ejercicios prácticos.

- Preparación de informes escritos, presentaciones póster y defensas orales del trabajo en seminarios: 25% nota final

Evaluación de la capacidad para utilizar los conocimientos teórico-prácticos para la resolución de problemas abiertos y casos de estudio.

Evaluación de la capacidad de trabajar en equipo realizando propuestas, analizando aportaciones de otros, discutiendo ideas y ejecutando acciones pertinentes. Habilidades interpersonales.

-Preparación y defensa oral del proyecto de Prácticas de laboratorio: 10% nota final

Evaluación de la capacidad de abordar un trabajo complejo en equipo, planificar las etapas requeridas, ejecutarlas experimentalmente, analizar críticamente los resultados obtenidos, proponer soluciones y realizar su comunicación, tanto de forma escrita como oralmente.



Todas las pruebas son de carácter obligatorio en la evaluación continua y se debe obtener una puntuación mínima de 5 sobre 10 en cada una de ellas. Excepcionalmente, se podrá aprobar con una puntuación superior a 4,5 sobre 10 en el examen final siempre y cuando el resto de actividades y pruebas evaluadas en el curso tengan una nota superior a 5 sobre 10.



El alumnado tiene derecho a la renuncia de la evaluación continua y optar por una evaluación única final. El alumno o la alumna que opte por ello deberá informar de su decisión al profesorado de la asignatura, antes de la semana 12 de clases. El examen final en este caso contendrá preguntas y ejercicios del programa trabajado en toda las modalidades docentes de la asignatura.



El alumnado tiene derecho a renunciar a la convocatoria en vigor, para lo cual no se requiere notificación. Por defecto se considerará que renuncia a la convocatoria el alumno o la alumna que no se presente al examen.

El alumnado que, habiendo realizado evaluación continua durante el curso y teniendo aprobadas las actividades evaluadas, exceptuando el examen final de la convocatoria ordinaria, podrá optar por que se guarde la nota obtenida en dichas actividades y realizar un examen final en la convocatoria extraordinaria, cuya aportación será un 45% de la nota final, siempre y cuando la nota mínima obtenida en el mismo sea 4 sobre 10. El alumno o alumna que opte por ello sólo deberá indicarlo en el día del examen.



Para el resto de casos, se realizará un examen final que contendrá preguntas y ejercicios del programa trabajado en todas las modalidades docentes de la asignatura.



Por defecto se considerará que el alumno o la alumna que no se presente al examen renuncia a la convocatoria.

Plataforma eGela
Libro de la asignatura
Libro de ejercicios y problemas

Bibliografía básica

-Donald R. Askeland, Ciencia e Ingeniería de Materiales, Edición 7, Cengage,(2022)

- Ashby Michael F., Jones David R.H., Engineering Materials 2 Butterworth-Heinemann (2004)

-Campbell F-Elements of Metallurgy and Engineering Alloys -ASM International (2008)

- Totten G.E. - Steel Heat Treatment_ Metallurgy and Technologies-Marcel Dekker (CRC) (2006)

- R.W.K. Honeycombe and H.K.D.H. Bhadeshia, Steels: Microestructure and Properties, 4th edition, (2017)

- J. Polmear, Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals, 5th edition, Elsevier (2017)

-C. Leyens and M.Peters, Titanium and Titanium Alloys, Fundamentals and Applications, Wiley-VCH GmbH and Co.

(2003)

- Crawford R.J., Plastics Engineering, 4th edition, Elsevier (2019)

-Kamal K, Composite Materials: Processing, applications and characterization, Springerink (2017)

- Arana, J.L., González, J.J., Mecánica de la fractura, Ediciones UPV-EHU (2001)

- Dowling N.E., Mechanical Behaviour of Materials. 5th edition, Prentice-Hall (2021)

Bibliografía de profundización

- Altzairuen diseinurako metalurgia fisikoa. J.M.Rodriguez Ibabe, J.J. Urkiola Galarza (1993)
- Altzairuen Berotako konformazioa. J.M. Rodriguez Ibabe, I.Gutierrez, B.Lopez.(1997)
-D. Scott MacKenzie, George E. Totten - Analytical Characterization of Aluminum, Steel, and Superalloys-CRC Press (2005)
- M.J. Donachie, Superalloys: a Technical Guide, 2nd edittion, ASM International, (2002)
- M.Avedesian and H. Baker, Magnesium and Magnesium Alloys, ASM International, (1999)
-Anderson, T.L., Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications. 4th Edition, CRC press (2017)
-Hertzberg, Deformation and Fracture Mechanics of engineering Materials,John Wiley & Sons, Inc. (2013)
-Wolfgang Grellmann, Deformation and Fracture Behaviour of Polymer Materials,Springer International Publishing (2017)
- ASM Handbook. Volume 8. Fatigue and Fracture. ASM Internacional. (2000)

Revistas

- Revista de Metalurgia CENIM
- Scripta Materialia
- Materials and Design

Direcciones web

http://products.asminternational.org/hbk/index.jsp
http://www.sciencedirect.com/
https://www.doitpoms.ac.uk/miclib/index.php
https://dl.asminternational.org/handbooks/pages/Handbooks_by_Volume
https://matweb.com/
https://www.steel.org/steel-technology/