Propiedades mecánicas de los metales Estructuras y propiedades de los sólidos Propiedades mecánicas de los metales Sólidos Inorgánicos - 2003

Propiedades mecánicas de los metales Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El primer paso en el proceso de selección requiere que se analice la aplicación, a fin de determinar las características más importantes que el material debe poseer. ¿Deberá ser resistente, rígido ó dúctil? ¿Estará sometido a la aplicación de una fuerza cíclica o una fuerza súbita intensa? ¿Estará sometida a grandes esfuerzos, temperaturas elevadas o a condiciones abrasivas?

Propiedades mecánicas de los metales El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada. F l0 A0 Δl l Tensión. Consideremos una varilla cilíndrica de longitud lo y una sección transversal de área Ao sometida a una fuerza de tensión uniaxial F Δl= lf – l0

Propiedades mecánicas de los metales El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada. F l0 A0 Δl l La varilla cilíndrica se deforma por el esfuerzo que genera la carga axial, dicho esfuerzo se define como: σ = F/A0 Δl= lf – l0

Propiedades mecánicas de los metales El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada. F l0 A0 Δl l Deformación o alargamiento: Cuando se aplica a una barra una fuerza de tensión uniaxial, se produce una elongación de la varilla en la dirección de la fuerza. Tal desplazamiento se llama deformación. Es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de la fuerza y la longitud original. ξ=Δl/l0= (lf – l0)/l0

Ensayos de tensión Esfuerzo: Deformación:

Ensayos de tensión

Curva esfuerzo-deformación

Límite elástico o esfuerzo de cedencia: esfuerzo al cual la deformación plástica se hace importante Módulo de elasticidad o Módulo de Young: pendiente de la curva esfuerzo-deformación en su región elástica (rigidez) Módulo de resistencia: área bajo la curva en la región elástica (energía)

Deformación plástica de un monocristal de cinc

Deslizamiento de planos atómicos

Resistencia a la tensión: esfuerzo máximo sobre la curva esfuerzo-deformación Encuellamiento o estricción en materiales dúctiles

Ductilidad: grado de deformación que puede soportar un material sin romperse Porcentaje de elongación: porcentaje de deformación plástica Porcentaje de reducción en área: adelgazamiento sufrido por el material durante la prueba

Ensayo de tensión para materiales frágiles y dúctiles

Esfuerzo real-deformación real

Ensayos de dureza

Índice de dureza Brinell (HB): (F en kg, D en mm) Relación entre la dureza y la resistencia: Resistencia a la tensión (psi) = 500 HB

Ensayo de impacto Energía de impacto: energía absorbida durante la ruptura Tenacidad: Capacidad de un material para resistir cargas de impacto

Relación entre la energía de impacto y las curvas esfuerzo-deformación