PROPIEDADES PROPIEDADES MECANICAS DE MECANICAS DE LOS METALESLOS METALES

PROPIEDADES PROPIEDADES MECANICAS DE MECANICAS DE LOS METALESLOS METALES

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas• Indican el comportamiento de los

materiales bajo diferentes condiciones de carga.

• En diseño, muestran el grado de uso de un material en un producto.

• Se determinan en pruebas de laboratorio.

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas• Cuando se les esta aplicando una

fuerza a los metales, se revelan dos tipos de comportamientos: elástico y plástico, las características más importantes son: Máxima resistencia a la

tensión. Límite de cedencia. Elongación.

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicasMódulo de elasticidad.Resistencia a la compresión.Resistencia al corte.Resistencia a la fatiga.Resistencia al impacto.Dureza.

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas• A excepción de las pruebas de

impacto y fatiga, el resto son determinadas bajo cargas estáticas ó uniformes.

• La resistencia al impacto se determina bajo cargas dinámicas.

• La resistencia a la fatiga se determina bajo cargas cíclicas.

Resistencia a la tensiónResistencia a la tensión• La probeta metálica se somete a

una carga de axial de “estiramiento”, cuya tasa de incremento es constante.

Resistencia a la tensiónResistencia a la tensión• Antes de iniciar la prueba, la

probeta es marcada con dos pulgadas de separación entre puntos. • La carga aplicada sobre la sección

tranversal determina el esfuerzo.• El “estiramiento” de la probeta en

pulgadas divido por pulgada de longitud, indica la deformación.

Resistencia a la tensiónResistencia a la tensión

Deformación (in/in)

Esfuerzo (1,000 psi)

Límite elástico proporcional

Límite de cedencia superior

Límite de cedencia inferior

Máxima resistencia a la tensión

Fractura

Resistencia a la tensiónResistencia a la tensión• Si la carga se remueve por debajo del

límite de cedencia, la probeta recuperará sus dimensiones originales (elástico).• Si la carga se remueve por arriba del

límite de cedencia, la deformación es permanente (plástico).• El límite de cedencia se reporta entre

las propiedades de los consumibles de soldadura.

Resistencia a la tensiónResistencia a la tensión• El máximo valor de esfuerzo que se

alcanza antes de que ocurra la fractura es conocido como resistencia máxima a la tensión.

• Este valor es uno de los que se reportan con los consumibles para soldadura.

Resistencia a la compresiónResistencia a la compresión• La forma de determinarla es similar

a la prueba de tensión.

• En la práctica, se asume que la resistencia a la compresión es similar a la resistencia a la tensión.

• En la realidad, la resistencia a la compresión es mayor que la resistencia a la tensión.

DuctilidadDuctilidad• La facilidad que presenta un

material para deformarse plásticamente al ser sometido a una carga.

• Básicamente, se puede expresar de dos formas: Elongación. Reducción de área.

DuctilidadDuctilidad• 25% de elongación:

%E = ΔL/Li

• Este valor también es reportado para los consumibles de soldadura.

DuctilidadDuctilidad• Reducción de área.

%Ra = ΔA´s/Ai

Ai

Afi

Ductilidad Ductilidad • Bajo la misma carga, dos

materiales no se deformarán de la misma forma.

• El módulo de elasticidad ayuda a comparar la rígidez de dos metales.

• Es la relación esfuerzo-deformación dentro del límite elástico.

Ductilidad Ductilidad • Módulo de elasticidad:

E = Esfuerzo (σ)/Deformación (ε)

Deformación (in/in)

Esfuerzo (1,000 psi) Tungsteno

Acero

Hierros colados

Caucho

FatigaFatiga• Varias probetas son sometidas a cargas

cíclicas, a diferentes valores de de esfuerzo. El número de ciclos antes de la falla determina el límite de continuidad.

• El límite de continuidad representa el valor de esfuerzo máximo al que un material puede ser sometido cuando la aplicación de la carga es cíclica.

FatigaFatiga

“N” número de ciclos

σ – Esfuerzo (1,000 psi)

Límite de

Continuidad

Resistencia al ImpactoResistencia al Impacto• Es la habilidad de un material para

absorber la energía de una carga aplicada subitamente.• Del diagrama esfuerzo deformación se

obtienen las dos propíedades más importantes que afectan la resistencia al impacto: Módulo de resilencia. Máxima energía de resistencia

(tenacidad).

Resistencia al ImpactoResistencia al ImpactoEsfuerzo unitario (σ)

Deformación unitaria (ε)

Resistencia al ImpactoResistencia al Impacto• El módulo de resilencia (OAB en la

curva) representa la resistencia a la deformación bajo una carga de impacto.

• La tenacidad (OACD en la curva) representa la resistencia a la fractura bajo una carga subitamente aplicada.

Resistencia al ImpactoResistencia al Impacto• La prueba más comun es la Charpy:

Un péndulo, de peso fijo se deja caer desde una altura que esta predeterminada.

Golpea a la probeta en el lado contrario de la muesca.

Se mide la altura que el péndulo alcanza después del impacto para determinar la energía absorbida.

Resistencia al ImpactoResistencia al Impacto La temperatura tiene la mayor

influencia sobre la resistencia al impacto.

Se gráfica la energía absorbida contra la temperatura para determinar el punto de inflexión.

Resistencia al ImpactoResistencia al ImpactoEnergía de Impacto (ft-lb)

Temperatura (oF)

Punto de Inflexión15 ft-lb

Punto de Inflexión15 ft-lb

DurezaDureza• Es la habilidad de un material para

resistir la penetración o identación.

• Se aplica una carga fija sobre la probeta y se mide el área de la huella dejada por el identador.

• El área se relaciona con una escala para determinar un valor de dureza.

Fragilidad.Fragilidad.

• Se produce fragilidad en el sentido contrario a la deformación (falta de homogeneidad en la deformación iguales tensiones en las diferentes capas del metal). Cuando el metal tiene acritud, solo debe usarse cuando no importe su fragilidad o cuando los esfuerzos solos actúen en la dirección de la deformación.

TenacidadTenacidad

• Disminuye su tenacidad cuando los tratamientos son en frío, realizados por debajo de la temperatura de recristalización, pueden ser profundos o superficiales.

Resistencia a la corrosiónResistencia a la corrosión

• El cromo favorece la resistencia a la corrosión; integra la estructura del cristal metálico, atrae el oxigeno y hace que el acero no se oxide. El molibdeno y el volframio también favorecen la resistencia ala oxidación.

Resistencia al desgasteResistencia al desgaste

• Al deformar mecánicamente un metal mediante martillado, laminado, etc. sus granos son deformado alargándose en el sentido de la deformación. Lo mismo pasa con las impurezas y defectos, se modifican las estructuras y las propiedades del metal.

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