propiedades de los materiales [modo de compatibilidad]

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

ISABEL JIMÉNEZISABEL JIMÉNEZ

MATERIALES

Maderas

COMPORTAMIENTO Y PROPIEDADES

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de tracción

http://www.youtube.com/watch?v=wOhv-4jE89o&NR=1

http://es.youtube.com/watch?v=ktAi5jiyvPg&feature=related

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de tracción� Existen dos tipos de probetas:- Las probetas cilíndricas se utilizan en

ensayos con materiales forjados, fundidos, barras y redondo laminados y planchas de espesor grueso.

- Las probetas prismáticas o planas se emplean en planchas de espesores emplean en planchas de espesores medios y pequeños.

� Las probetas constan de una parte central calibrada, ensanchándose en sus extremos llamados cabezales, donde son sujetas por las mordazas de la máquina de tracción.

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de tracción. � DATOS OBTENIDOS A PARTIR DEL ENSAYO DE TRACCIÓN- Límite elástico: es la tensión a la que un material muestra una deformación

plástica significativa

- Elasticidad: es la capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma, una vez que ha desaparecido la fuerza que los deforma

- Plasticidad: es la habilidad que tiene un material para conservar su nueva forma una vez deformado una vez deformado

- Resistencia a la Tracción: la máxima tensión que puede ser soportada por una estructura a tracción

- Ductilidad y Fragilidad: la ductilidad es una medida del grado de deformación plástica que puede ser soportado hasta la fractura. Un material que experimenta poca o ninguna deformación plástica se denomina frágil

- Resiliencia: es la capacidad de un material de absorber energía elástica cuando es deformado y de ceder esta energía cuando se deja de aplicar

- Tenacidad: es una medida de la capacidad de un material de absorber energía antes de la fractura

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de tracción

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de tracción. Ductilidad y Fragilidad

� porcentaje de alargamiento:% alargamiento = l-lo x100

lo� lo: longitud inicial: es la longitud entre las

marcas de calibración realizadas sobre la muestra antes del ensayo. Se realiza con probetas de 50 mm.

� l: longitud final: es la longitud entre esas mismas � l: longitud final: es la longitud entre esas mismas marcas después de unir los dos fragmentos resultantes del ensayo.

� porcentaje de estricción

% estricción = Ao-Af x 100Ao

� Ao: área inicial.� Af: área final

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de compresión

http://www.youtube.com/watch?v=BHhH64gY5P0&feature=related

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de compresión

� Probetas:

- Para los metales, se emplean probetas cilíndricas, de una altura igual al diámetro, para evitar el pandeo o flexión lateral.

- Para los no metales, se emplean probetas cúbicas. - Para los no metales, se emplean probetas cúbicas.

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de compresión� Comportamiento

� Metales: Su comportamiento frente a los esfuerzos de compresión depende de la fragilidad del metal:

- Las probetas de los metales no frágiles, como el aluminio, el cobre y sus aleaciones, se ensanchan por su parte central y llegan a aplastarse sin romperse.

- En las de los metales frágiles, como el acero templado o la fundición, no se produce deformación, sino que se rompen cuando se alcanza el límite de compresibilidad.deformación, sino que se rompen cuando se alcanza el límite de compresibilidad.

- Metales frágiles son, por lo general, más resistentes y más dúctiles a la compresión que a la tracción.

� No metales: En este tipo de materiales, la carga de rotura a la compresión es muy superior a la de tracción y el comportamiento de las probetas es similar al que tienen las de los metales frágiles.

PROPIEDADES MECÁNICAS. Dureza. Ensayos de dureza

� La dureza se define como la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por otro.

� ENSAYOS DE DUREZA� La dureza de un material se mide forzando la

penetración de un penetrador en la superficie del material a ensayar en condiciones controladas de material a ensayar en condiciones controladas de carga y velocidad de aplicación de la misma.

� Se mide la profundidad o tamaño de la huella resultante.

� El material empleado en estos penetradores suele ser acero templado, carburo de volframio o diamante.


Los ensayos más importantes para medir la dureza son:

-Ensayo Brinell

-Ensayo Vickers

-Ensayo Rockwell-Ensayo Rockwell

-Escala Mohs


ENSAYO BRINELL

Consiste en comprimir una bola de acero templado o carburo de volframio, de un diámetro determinado (10mm), contra el material a ensayar, por medio de una carga (F) y durante un tiempo determinado.

La fórmula para obtener la dureza de Brinell es:

HBN =

HBN: Hardness Brinell Number. (grados Brinell)D: diámetro de la bola.d: diámetro de la huella.

( )22

2

dDDD

F

−−π

http://www.youtube.com/watch?v=B2cH4k54UGI&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=4PtkjRwIdN4&feature=related

PROPIEDADES MECÁNICAS. Dureza. Ensayos de dureza� ENSAYO VICKERS

� Penetrador pirámide regular de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136º.

� Se recomienda utilizar este ensayo para durezas superiores a 500 HB.

La fórmula para obtener la dureza de Vickers � La fórmula para obtener la dureza de Vickers es:

VHN =

VHN: Hardness Vickers Number. (kg/mm2)d: diámetro

2

72,1

d

P


� ENSAYO ROCKWELL� En este ensayo se determina la dureza

en función de la profundidad de la huella.

� Es un ensayo muy rápido y fácil de realizar, pero menos preciso que los realizar, pero menos preciso que los anteriores.

� Válido para materiales blandos y duros. � Penetrador - bola para materiales blandos (HRB)- un cono de diamante de 120º para

materiales duros (HRC)


� Ensayo

� La dureza Rockwell no se expresa directamente en unidades de penetración, sino por el valor diferencia respecto a dos números de referencia:

HRB = 130 – e HRB = 130 – e HRC = 100 – e


� ENSAYO DE MOHS Dureza Mineral

1 Talco (Mg3Si4O10(OH)2)

2 Yeso (CaSO4·2H2O)

3 Calcita (CaCO3)

4 Fluorita (CaF )4 Fluorita (CaF2)

5 Apatita(Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))

6 Feldespato (KAlSi3O8)

7 Cuarzo (SiO2)

8 Topacio(Al2SiO4(OH-,F-)2)

9 Corindón (Al2O3)

10 Diamante (C)

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de torsión

� Determinar el comportamiento de materiales sometidos a cargas de giro.

� Con los datos se construye un diagrama carga-deformación.

� Se determina los diferentes módulos: límite elástico del móduloelástico de torsión, el módulo de rotura en torsión y la resistencia a laelástico de torsión, el módulo de rotura en torsión y la resistencia a latorsión.

� Las propiedades de cizalladura suelen determinarse en un ensayo detorsión

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de torsión

� Las probetas: - forma de barras - tubos de sección circular

� Las probetas con forma de barra en su centro la tensión de torsión

No normalizadas

� Las probetas con forma de barra en su centro la tensión de torsión es nula y va aumentando conforme nos acercamos a la periferia.

� En las probetas con forma de tubo distribución de los esfuerzos está mejor repartida.

� Las máquinas empleadas para efectuar ensayos de torsión constan de dos cabezales con sendas mordazas para sujetar la probeta.

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de impacto

� La finalidad de este ensayo dinámico por choque es la determinación de la energía absorbida por una probeta de determinadas dimensiones, al provocar su ruptura de un solo golpe, también llamada tenacidad al impacto.

Las probetas:� Las probetas:- Normalizadas- 55 mm de longitud y una sección

cuadrada de 10 mm de lado. - En el punto medio de su longitud está

entallada.

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de impacto

� 2 ensayos normalizados:- Charpy: la colocación de la probeta es

horizontal- Izod: la colocación de la probeta es vertical

� Conocida la masa del péndulo y la diferencia entre las alturas inicial y final se determina la energía involucrada en el proceso de fractura.

PROPIEDADES MECÁNICAS. Ensayo de fatiga

� Cuando determinadas piezas están sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes se pueden romper con cargas inferiores a las de rotura, trabajando incluso por debajo del límite elástico, siempre que actúen durante un tiempo suficiente.

� Ensayos de flexión rotativa

PROPIEDADES MECÁNICAS. Otras propiedades mecánicas� Maleabilidad: Es la capacidad que

tiene un material para extenderse en hojas o láminas.

� Acritud: Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos metales como consecuencia de la deformación en frío. deformación en frío.

� Colabilidad: Aptitud que tiene un material fundido de llenar un molde.

� Maquinabilidad: Facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar por arranque de viruta.

PROPIEDADES MECÁNICAS.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

- Densidad- Punto de fusión- Calor específico- Conductividad térmica- Dilatación térmica

Propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas- Propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas- Resistencia a la corrosión

PROPIEDADES FÍSICAS.


� DENSIDAD: Es la masa por unidad de volumen

� PUNTO DE FUSIÓN: de un metal depende de la energía requerida para separar sus átomos.

- En una aleación puede tener una amplia gama, a diferencia de un metal puro, que tiene un punto de fusión definido

� CALOR ESPECÍFICO: energía requerida para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado.

� CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: indica la tasa a la cual el calor fluye dentro y a través del material.

� DILATACIÓN TÉRMICA: aumento de longitud, superficie o volumen que sufre un cuerpo físico debido al cambio de Tª que se provoca en ella por cualquier medio.

- por lo general es inversamente proporcional al punto de fusión del material

PROPIEDADES FÍSICAS. Propiedades

eléctricas, magnéticas y ópticas

� CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: unidades mho/metro o el mho/pie, donde el mho es la inversa de ohm, la unidad de resistencia eléctrica

- Materiales con alta conductividad: conductores- Materiales con elevada resistividad: dieléctricos o aisladores

� SUPERCONDUCTORES: es el fenómeno de una resistividad eléctrica casi cero, que se presenta en algunos metales y aleaciones por debajo de una temperatura crítica. se presenta en algunos metales y aleaciones por debajo de una temperatura crítica.

� SEMICONDUCTORES: las propiedades eléctricas de estos, son extremadamente sensibles a la temperatura y a la presencia y el tipo de diminutas impurezas, por lo que al controlar la concentración y el tipo de impurezas (dopantes) se puede controlar la conductividad eléctrica

� PIEZOELÉCTRICO: (Presión-electricidad) se establece un campo eléctrico a través de la muestra mediante la aplicación de fuerzas externas



� FERROMAGNETISMO: Poseen un momento magnético permanente en ausencia de campo externo aplicado y manifiestan magnetización permanente muy grande (Fe, Co y Ni o Gd)

� FERRIMAGNETISMO: es una magnetización grande y permanente que exhiben algunos materiales cerámicos, como la ferritas cúbicas. MFe O Se diferencia del algunos materiales cerámicos, como la ferritas cúbicas. MFe2O4 Se diferencia del anterior en el origen de los momentos magnéticos



� PROPIEDADES ÓPTICAS: Se refieren a la reacción del material cuando la luz incide sobre él.

- materiales opacos: que no permiten que la luz los atraviese- materiales transparentes: que dejan pasar la luz- materiales translúcidos: que permiten que penetre la luz pero no dejan - materiales translúcidos: que permiten que penetre la luz pero no dejan

ver a través de ellos. - Existen otros que reaccionan de alguna manera cuando la luz incide sobre

ellos; así encontramos sensores de luminosidad, placas solares, etc.- El color es otra propiedad óptica importante

PROPIEDADES FÍSICAS. Oxidación-corrosión

� En el deteriores de materiales podemos distinguir dos procesos:

1. Oxidación directa.Resulta de la combinación de los átomos metálicos con los dela sustancia agresiva. Ejemplos:� 2 Fe + O2 2 FeO (herrumbre-óxido) (oxidación → por oxígeno como causa)� 2 Fe + O2 2 FeO (herrumbre-óxido) (oxidación → por oxígeno como causa)

2. Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos� El metal es atacado por un agente corrosivo en presencia de un electrolito

(sustancia, normalmente líquida, que contiene iones libres, que se comportan como un medio conductor eléctrico. Normalmente un electrolito es una disolución, en la que el disolvente suele ser agua y el soluto otra sustancia)

� Existe un tipo de corrosión de tipo electroquímico que aparece cuando se juntan metales diferentes o son conectados eléctricamente.

PROPIEDADES FÍSICAS. Protección contra la oxidación-corrosión

� Protección por recubrimiento: crear una capa o barrera que aísle el metal- Metálico- No metálico

� Protección por capa química: Se provoca la reacción de las piezas con un � Protección por capa química: Se provoca la reacción de las piezas con un agente químico que forme compuestos en su superficie que darán lugar a una capa protectora.

� Protección catódica: Se fuerza al metal a comportarse como un cátodo, suministrándole electrones.

� Inhibidores: Se trata de añadir productos químicos al electrolito para disminuir la velocidad de la corrosión.

propiedades de los materiales [modo de compatibilidad]

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