1.- Unidad I Propiedades Mecanicas Parte I

8/17/2019 1.- Unidad I Propiedades Mecanicas Parte I

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UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALURGICA

FUNDAMENTOS DE METALURGIA YMATERIALES

M. C. Víctor Antonio Aranda Viada

S!"!#tr!$ %&'()II


2/57

Introd*cci+n

,Q*! #on o# "at!ria!#-

Mat!ria!#

Lo# "at!ria!# #on a a#! /ara a /rod*cci+n !n a Ind*#tria d!Man*0act*ra 1/roc!#o# d! "an*0act*ra23 #*!!n a"ar#! "at!ria/ri"a. En *n /rinci/io !#t4n #in /roc!#ar3 /!ro !n a "a5oría d!o# ca#o# #! a/ican /roc!#o# d! "an*0act*ra /ara con6!rtir#! !n/rod*cto# 0ina!# o int!r"!dio# 7ti!# a 8o"r!.

Mat!ria$ S*#tancia !9t!n#a3 indi6i#i! ! i"/!n!tra! :*! /*!d! ado/tartoda ca#! d! 0or"a#. A:*!o con :*! !#t4 8!c8o a;o.


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Tetraedro de losMateriales

Procesamiento

Microestrctra

Pro!iedade

s

"ncionamient

o


4/57

Pro/i!dad!#$

• Pro/i!dad!# t!cno+;ica# 1Coaiidad3 Sodaiidad3 !tc.2

•

Pro/i!dad!# Fí#ica# 1t


5/57

En#a5o o /r*!a "!c4nica$ Mada#1ASTM3 SAE3 AA3 AISI3 NOM3 CANACERO3 @IS3 DIN3 !tc.2.La# "4# i"/ortant!# #on a# ISO 1Int!rnationa StandardOr;ani>ation2.

Pro/i!dad "!c4nica$ Caract!rí#tica :*! d!"anda *nco"/on!nt! in;!ni!ri /ara #o/ortar /or *n /!riodora>ona! a# condicion!# d! traa?o a a# :*! !# #o"!tido.


6/57

C*antitati6a#$ D!0in!n 6aor!# !#/!cí0ico# d! "at!ria/ara condicion!# d! a/icaci+n /artic*ar. Ti!n!n 6aor!#5 *nidad!# /!r0!cta"!nt! d!0inida#3 #! oti!n!n a /artird! !n#a5o# nor"ai>ado#.

Pro/i!dad!#

C*aitati6a#$ D!0in!n 8aiidad!# d! co"/orta"i!nto d!"at!ria d*rant! ! /roc!#o d! "an*0act*ra o d*rant! #*traa?o3 ta"i


7/57

,Pro/i!dad in;!ni!ri r!:*!rida-

,Pro/i!dad in;!ni!rir!:*!rida-


8/57

Q*! /ro/i!dad in;!ni!ri

r!:*i!r! !#t! co"/on!nt! 1a"ad! ca!2-

Pro/i!dad!# #oicitada a ca!#d! a*"inio$


9/57

Q*! /ro/i!dad !#i"/ortant!-

Q*! /ro/i!dad !#i"/ortant!-


10/57

DUREBA 1ardn!##2R!#i#t!ncia :*! o/on! *n "at!ria a #!r /!n!trado 1ra5ado2 a d!0or"aro/4#tica"!nt!

Patr+n d! cairaci+n

D*r+"!tro#

S!t d! acc!#orio# /ara d*r+"!tro$/!n!trado#3 /atron!# 5 a#!#.


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E#caa# d! d*r!>a 5 #* co"/araci+n


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En#a5o d! d*r!>a rin! 1rin! ardn!## T!#t 2

Condicion!# !#t4ndar /ara a!acion!# 0!rro#a# 18i!rro# 5 ac!ro#2 Car;a a/icada$ &&& ;

Id!ntador o /!n!trador$ oa !nd*r!cida d! '& ""3 Ti"!$ ' #!;.Act*a"!nt! !# *na oa d! Car*ro d! T*n;#t!no.

Condicion!# !#t4ndard /ara No 0!rro#o# 1a*"inio3 cor!3 ronc!#3aton!#3 a#! /o"o3 !tc.2

Car;a$ && ; 1Car;a2 Id!ntador$ oa d! '& "" 1/!n!trador2 Ti!"/o d! car;a$ & #!;.


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Princi/io d! a d*r!>a RocH!$ di0!r!ncia d! /ro0*ndidad!#

D*r!>a RocH! 1RocH! ardn!## T!#t2

R J E - e

F0 J car;a /r!i"inar '& H;0 F1 J car;a /rinci/a !n H;0

F J car;a tota H;0 e Jincr!"!nto !n a /ro0*ndidad d! /!n!traci+n a#ociado a a car;a "a5or F' "!dida!n *nidad!# d! &.&&% "" E J con#tant! :*! d!/!nd! d! a 0or"a d! id!ntador$ '&& *nidad!# /ara id!ntador d!dia"!nt!3 '& *nidad!# /ara id!ntador d! oa d! ac!ro.R J N7"!ro d! d*r!>a RocH! D J dia"!tro d! a oa d! ac!ro


14/57

Sca! Ind!nt!rMinor Load

F0

H;0

Ma?or LoadF1

H;0

Tota LoadF

H;0

Va*! o0 E

A Dia"ond con! '& & (& '&&

'K'( #t!! a '& & '&& '&

C Dia"ond con! '& '& '& '&&

D Dia"ond con! '& & '&& '&&

E 'K #t!! a '& & '&& '&F 'K'( #t!! a '& & (& '&

G 'K'( #t!! a '& '& '& '&

'K #t!! a '& & (& '&

'K #t!! a '& '& '& '&

L 'K #t!! a '& & (& '&M 'K #t!! a '& & '&& '&

P 'K #t!! a '& '& '& '&

R 'K% #t!! a '& & (& '&

S 'K% #t!! a '& & '&& '&

V 'K% #t!! a '& '& '& '&

E#caa# d! d*r!>a# RocH! 1condicion!# d! !n#a5o2


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16/57

A/icacion!# d! a# !#caa# d! d*r!>a Roc!

RA . . . . Car*ro# c!"!ntado#3 ca/a# d! ac!ro# !nd*r!cido# #*/!r0icia"!nt!.

R . . . . A!acion!# a#! cor!3 ac!ro# #*a6!#3 a!acion!# d! a*"inio3 8i!rro# "a!a!#

RC . . . . Ac!ro# 5 8i!rro# t!"/ado#3 ac!ro# !nd*r!cido# #*/!r0icia"!nt!3 5 "at!ria!# cond*r!>a# "a5or!# a '&& R

RD . . . . Ac!ro# !nd*r!cido# #*/!r0icia"!nt! 5 8i!rro# "a!a!# /!rítico#

RE . . . . i!rro# coado#3 a!acion!# d! a*"inio 5 "a;n!#io3 !arin; "!ta#

RF . . . . Cor! r!cocido 5 /aca# d! "!ta #*a6!

RG . . . .ronc!# a 0+#0oro3 C*)!3 8i!rro# "a!a! R . . . . A*"ini*"3 >inc3 !adR . . . .

RL . . . .

RM . . . . . . . . Mat!ria!# #*a6!# anti0ricci+n3 /4#tico# 5 !n ;!n!ra "at!ria!# #*a6!#

RP . . . .

RR . . . .

RS . . . . RV . . . .

V!nta?a d! o# !n#a5o# RocH!$ L!ct*ra dir!cta 5 !n r!6! ti!"/o.

D!#6!nta?a#$ A;*na# !#caa# aritraria# 5 no 8a5 0actor!# d! corr!cci+n /ara /i!>a#

c*r6ada# o r!donda#.


17/57

En#a5o d! d*r!>a VicH!r#

P!n!trador d! dia"ant! con 4n;*o# !ntr! cara# d! '(. La car;a !#*no# /oco# ;ra"o# 8a#ta a;*no# ;.

F J car;a !n H;0 d J "!dia arit"a VicH!r#


18/57

*!a d! d*r!>a VicH!r#


19/57

Microd*r!>a noo/

Id!ntador /ara d*r!>a noo/

E n7"!ro d! d*r!>a noo/ !# a ra>+n d! a car;a a/icada P1;2 /or ! id!ntadora 4r!a /ro5!ctada A !n 1""%2

KHN = F/A = P/CL2

Donde

F = carga aplicada en kgf

A = área proec!ada por la iden!aci"n #$arca% &in c'(rir en $$%

L = $edida de la diagonal de la $arca o )'ella en $$

C = 0*0+02, = Con&!an!e del iden!adoo*


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21/57

noo/ 6#. VicH!r#

Co"/arando a# id!ntacion!# 8!c8a# con o# id!ntador!# /ira"ida!#no// 5 VicH!r# /ara *na car;a dada 5 "at!ria d! /r*!a #! ti!n!$

E ind!ntador VicH!r# /!n!tra do# 6!c!# "a# /ro0*nda :*! ! id!ntadornoo/

La id!ntacion dia;ona VicH!r# !# c!rca d! 'K a on;it*d d! a dia;ona"a5or noo/

E !n#a5o VicH!r# !# "!no# #!n#i! a a condici+n d! a #*/!r0ici! :*! !!n#a5o noo/

E !n#a5o VicH!r# !# "a# #!n#i! a !rror!# d! "!dici+n :*! ! !n#a5onoo/

E !n#a5o VicH!r# !# "!?or /ara /!:*!a# 4r!a# r!dond!ada#

E !n#a5o noo/ !# "!?or /ara /!:*!a# 4r!a# !non;ada#

E !n#a5o noo/ !# *!no /ara "at!ria!# "*5 d*ro# 5 con #!ccion!#

"*5 d!;ada#


22/57

O#!r6acion!#

a5 *na n*!6a t!nd!ncia /ara r!/ortar a# d*r!>a# no// 5

VicH!r# !n *nidad!# SI 1M/a o G/a2 /artic*ar"!nt! !n artíc*o#acadaVicH!r# 1!?. VK&2 d!!ría nor"a"!nt! !9/r!#ar#! co"o *n #oo

n*"!ro 1#in *nidad!#2. La ri;*ro#a a/icaci+n d! SI !# *n/ro!"a.

M*c8o# d*r+"!tro# VicH!r# *tii>an 0*!r>a# d! '3 %3 3 '&3 &3 &and '&& H;0 5 taa# /ara cac*ar V.


23/57

A *#ar *nidad!# SI i"/ica r!/ortar a 0*!r>a !n N!ton#1co"/ar! && VK& a VK% N J (. GPa2 o c*a !# /oco#i;ni0icati6o /ara t


24/57

TALA

DE EQUIVALENCIA DEDUREBAS


25/57

DUREBAS DE MATERIALES INGENIERILES


26/57

Co"/on!nt!# :*! d!"andan d*r!>a


27/57

R!aci+n !ntr! d*r!>a rin! r!#i#t!nciaco"/r!#i6a


28/57


29/57

En#a5o d! T!n#i+n

En#a5o !n ! c*a #! #o"!t! *na "*!#tra a *nacar;a a9ia 8a#ta :*! #! ro"/!3 #! 8ac! *n r!;i#tro

:*! r!aciona a car;a contra ! aar;a"i!nto :*!#! /rod*c! !n a "*!#tra. S! r!ai>a a?ocondicion!# nor"ai>ada#.

F*!r>a A9ia

"orda>a#

!9t!n#+"!tro

iio;ra0ía T!n#i!T!#tin;3 Edit ASM

R i 40i C i


30/57

Car#a $%#m &l'( )

Alar#amiento$li )

,o -o

,1 -1

, -

,3 -3

,# -#

,n -n

R!;i#tro 5 ;r40ica$ Car;a 6# aar;a"i!nto

car;a

aar;a"i!nto

l o

l i


31/57

Pro/a;aci+n d!a 0ract*ra

Si"*aci+n d! ac*"*aci+n d!t!n#ion!#


32/57


33/57

M4:*ina *ni6!r#a d! t!n#i+n a#i#tido /or #i#t!"a# d!ad:*i#ici+n 5 /roc!#a"i!nto d! dato#


34/57

Conc!/to# d! "a#a3 /!#o)car;a3 !#0*!r>o 5 d!0or"aci+n

La "a#a d! *na /artíc*a !# i;*a a #* /!#o di6idido !ntr! a ;ra6!dad.

'2 E /!#o ti!n! a# "i#"a# *nidad!# :*! a *nidad d! 0*!r>a.%2 La ;ra6!dad ti!n! a# "i#"a# *nidad!# :*! a ac!!raci+n.D! o ant!rior$SI 1Si#t!"a Int!rnaciona2 1N2 J " 1;2 9 ; 1. "K#%2Si#t!"a In;!# 102 J " 1#*;2 9 ;1% 0tK#%2

Ma#a d! *n c*!r/o$ !# *na con#tant! *ni6!r#a i;*a a a r!aci+n d! /!#od! *n c*!r/o con a ac!!raci+n ;ra6itaciona /rod*cida /or #* /!#o. S*#

*nidad!# #on ; "a#a o #i"/!"!nt! ;. En ! #i#t!"a in;a ;ra6itaciona #or! a "a#a d! o#c*!r/o#3 ! /!#o 6aria d!/!ndi!ndo d! a ac!!raci+n d! a ;ra6!dad.La r!aci+n !ntr! /!#o 5 "a#a !#ta dada /or 1%da L!5 d! N!ton2

J "; + " J K; dond! /!#o 5 ; a ac!!raci+n d! a ;ra6!dad


35/57

Ya :*! a 0*!r>a !# a acci+n d!$ !"/*?ar3 /r!#ionar3 ?aar3

tirar. E?!"/o$ !#tirado d! *n r!#ort!3 air! co"/ri"ido#or! a# /ar!d!# #! *na anta3 car;a d! *n !di0icio #or! #*!#tr*ct*ra3 !tc. Ya :*! a 0*!r>a !# i;*a a /!#o3 !ntonc!#$

F 1r!#*tant!2 J "a dond!$ a J ct! J ; 1ac!!raci+n d! a;ra6!dad23 " J "a#a 1;2

En ! SI a# *nidad!# #on ! n!ton 1N2 !n ! in;


36/57

E?!rcicio#$

,Q*! 0*!r>a !?!rc! *n c*!r/o :*! ti!n! *na "a#a d! '&& ;#or! *n ca! d! ac!ro-R$ & N

,C*a #!r4 a "a#a d! /ro0!#or #i /!#a && N-

R$ '.( ;"


37/57

Dato#$ Car;a 1P2 1; + 02 ) Aar;a"i!nto 1L2 1"" + /;2

S! con6i!rt! a c*r6a# T!n#i+n o !#0*!r>o 1σ2 ) D!0or"aci+n 1 2

DEFORMACI=N 1 2

J 1on;it*d in#tant4n!a)on;it*d ori;ina2K on;it*d ori;ina 1% /;2

D!0or"aci+n J J 1l i -l o2Kl o

Eon;aci+n E J '&& 1l i )l o2Kl o

TENSI=N 1σ2

σ J FKAo J car;a 10 + N2K r!a d! a #!cci+n tran#6!r#a 1/;% + "%2La *nidad!# #on /#i 1Kin%2 + #i !n ! #i#t!"a in;


38/57

R!#/*!#ta σ J FKA J % %&& NKW1&.&&' "2%P J ( . Pa J (. Pa J .( MPa

[email protected] DE FUERBA 5 TENSI=N A PARTIR DE DATOSDE CARGA !n ! Si#t!"a int!rnaciona 1Pa + M/a2 ! In;


39/57

0.0100.0080.0060.0040.0020.0000

100

200

300

400

500

CONTINUED

S t r e s s ( M P a )

Strain

C*r6a

t!n#i+n)d!0or"aci+n

D!0or"aci+n J J 1li-lo2Klo

C*r6a

t!n#i+n)!on;aci+n

Eon;aci+n E J '&& 1li-lo2Klo

For"a# d! /r!#!ntaci+n d! a# c*r6a#


40/57

Co"/orta"i!nto !4#tico 1M!ta!#2

Bona !4#tica$!n a c*a a "at!ria ad!?ar! d! a/icar a car;ar!;r!#a a #* 0or"a ori;ina1d!0or"aci+n !4#tica3t!"/ora o no/!r"an!nt!2.La >ona in!a d! a c*r6a3#i;*! a !5 d! ooH!$

σ

0.0100.0080.0060.0040.0020.0000

100

200

300

400

500

CONTINUED

S t r e s s ( M

P a )

Strain 1 d!0or"aci+n2

σ 1t!n#i+n2

Bona E4#tica Bona P4#tica

Lí"it! !4#tico

Bona /4#tica$Bona d! d!0or"aci+n/!r"an!nt! d! "at!ria


41/57

Bona !4#tica

Si;*! a L!5 d! ooH

E !# ! Mod*o d! Yo*n; o !a#ticidad

La d!0or"aci+n !# r!6!r#i!


42/57

En o# "at!ria!# a ni6! "icro!#tr*ct*ra,Q*< #*c!d! !n a >ona !4#tica-

I t i d 4 ti


43/57

I"/ortancia d! a >ona !4#tica

0.0100.0080.0060.0040.0020.0000

100

200

300

400

500

CONTINUED

S t r e s s ( M P a )

Strain 1

d!0or"aci+n2

σ 1t!n#i+n2

Bona E4#tica Bona P4#tica


44/57

Bona /4#tica o d!0or"aci+n /4#ticaS! /r!#!nta *na d!0or"aci+n /!r"an!nt!3 !# d!cir ar!"o6!r a car;a ! !#/!cí"!n no r!c*/!ra #* 0or"a

co"/!ta"!nt!

Rec!eraci&n el*stica


45/57

Rec!eraci&n el*stica

Strain

S t r ! # #

Loadin;

Unoadin;

Loadin;

Unoadin;

R!oadin;

!a#tic #train

Strain

S! /r!#!nta c*ando #! r!tira a car;a a/icada :*! 8a

/ro6ocado *na d!0or"aci+n /4#tica

Pro/i!dad!# E4#tica#$


46/57

E#0*!r>o d! 0*!ncia 1/#i3 #i + M/a2 5 M+d*o d! Yo*n;1#i + G/a2

M+d*o d! Yo*n;$ #! d!t!r"ina!n a >ona in!a d! a c*r6a

E#0*!r>o d! 0*!ncia3 /*nto :*!d!i"ita a >ona !4#tica d! a/a#tica.

Pro/i!dad!# E4#tica#$

C4 d 4 i


47/57

C4c*o d! con#tant!# !4#tica#

E?!rcicio# ot!n!r a#con#tant!# !4#tica# a /artir d!a# c*r6a# !9/!ri"!nta!#dada#

a2 i!rro nod*ar /!rítico

2 Ac!roc2 i!rro nod*ar 0!rríticod2 i!rro ;ri#

,C*a "at!ria !# "4# rí;ido-

C i P4 i


48/57

Co"/orta"i!nto P4#tico

D!0or"aci+n /4#tica$La "a5oría d! o# "at!ria!#/r!#!ntan *n í"it! !4#tico 1LE21í"it! !ntr! a >ona !4#tica 5/4#tica2.

- Car;a# #*/!rior!# a LE !

"at!ria #*0r! d!0or"aci+n/!r"an!nt! 1d!0or"aci+n /4#ticano r!6!r#i!2.

- Lo# "at!ria!# 0r4;i!# 1c!r4"ico3

6idrio3 concr!to2 ro"/!n con "*5/oca d!0or"aci+n.

- ) La t!n#i+n 5 a d!0or"aci+n no#on /ro/orciona!# d!#/*


49/57

Lí"it! !4#tico 5 r!#i#t!ncia a a c!d!ncia 1YS oσ5 2

T!n#i+n a a c*a !# oc*rr! *na d!0or"aci+n /4#tica notoria 1#i;ni0icatica2


50/57

>. /4#tica>. !4#tica

d!0or"aci+n

t!n#i+n

Bona# d! a c*r6a t!n#i+n 6# D!0or"aci+n

>. !4#tica >. /4#tica

C*a !# "4# rí;ido-C*a !# "4# d7cti-


51/57


52/57

D!t!r"inar a 0*!r>a /ara /rod*cir d!0or"acion!# /4#tica#!n o# "at!ria!# #in :*! #! 0ract*r! o ro"/a 1/ro/i!dad

t!cno+;ica2.

D!0or"aci+n controada !n *n /roc!#o d! "an*0act*ra


53/57

Co"/orta"i!nto /4#tico d! o#


54/57

Proc!#o# :*! a/ro6!c8an ! co"/orta"i!nto /4#ticod! o# "at!ria!# "!t4ico#


55/57

Pro/i!dad!# "!c4nica# 1/ro/i!dad!# t!n#i!#2 ot!nida#d! a c*r6a t!n#i+n 6# d!0or"aci+n 1En#a5o d! tracci+n2

'. Mod*o d! Yo*n; o d!Ea#ticidad 1MY + E2

%. R!#i#t!ncia a a c!d!ncia +

Yi!d Str!n;8t 1YS2. R!#i#t!ncia a a t!n#i+n +

Uti"at! T!n#i! Str!n;8t1UTS2 o T!n#i! Str!n;8t 1TS2

. R!#i#t!ncia a a r*/t*ra oraH! /oint 1P2

. d! !on;aci+n 1E2


56/57

MaterialDensit+$,#-m.)

/on#0sModls123 N-m4

UltimateStren#t5126 N-m4

/ieldStren#t5126 N-m4

Steela "%! !! #!! 5!

Alminm "1! "! 11! .57lass 1.! %5 5!' ///

Concretec 3! 3! #!' ///

8oodd 55 13 5!' ///

9one 1.!! .' 1"!' ///

Pol+st+rene 1!5! 3 # ///

Pro/i!dad!# !4#tica# d! a;*no# "at!ria!#

,C*a!# #on o# 6aor!# d! US 5 YS !n M/a 5 #i-,Q*i


57/57

E!"!nto# con ato Mod*o d! Yo*n;

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