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ingeniería de los materiales
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INFORME DE LABORATORIO #1
ENSAYO DE TRACCION
Integrantes: Braulio Jiménez
Fernando Rodas
Profesor: Rodrigo Palma
Fecha: 6 de Octubre de 2012
Índice 1. Introducción .................................................................................................................... 1
2. Objetivos ......................................................................................................................... 2
3. Antecedentes ................................................................................................................... 3
4. Procedimiento Experimental. .......................................................................................... 8
5. Resultados Obtenidos. ................................................................................................... 10
6. Discusión de Resultados................................................................................................ 25
7. Conclusiones. ................................................................................................................ 27
8. Bibliografía.................................................................................................................... 28
ME3601- Ingeniería de Materiales I
Semestre primavera 2012
Ensayo de Tracción
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1. Introducción
Este informe muestra el análisis de datos de un ensayo de tracción a distintos
materiales, los cuales son utilizados en diversas aplicaciones según sean necesarias
dependiendo de sus propiedades mecánicas.
El análisis de datos se centrará principalmente en las curvas de esfuerzo v/s
deformación y el tipo de fractura presente en cada material. Para una mayor comprensión
de lo realizado se da a conocer características típicas de cada uno de los materiales, tipos de
fractura existentes y normas técnicas que se utilizan principalmente en la industria. Lo cual
facilitará la comprensión de este tipo de ensayos, así verificando si este método es un buen
medidor de propiedades.
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2. Objetivos
• Reconocer propiedades mecánicas (ductilidad, fragilidad, resistencia, etc.) de distintos materiales, y poder diferenciarlas entre sí.
• Conocer el comportamiento de distintos materiales en el diagrama de Esfuerzo-Deformación.
• Aprender a diferenciar zona elástica y plástica de un diagrama de Esfuerzo-Deformación.
• Reconocer el tipo de fractura que obtienen los materiales sometidos a esfuerzos de tracción.
• Verificar si el ensayo de tracción es un buen medidor de propiedades mecánicas.
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3. Antecedentes
3.1 Materiales Utilizados.
3.1.a) Acero SAE 1020.
El acero SAE 1020 es un material de bajo contenido de carbono, el cual posee una
buena soldabilidad y fácil mecanizado. Este acero es de baja dureza utilizado en trabajos de
baja exigencia, respondiendo bien al trabajo en frio y al tratamiento térmico de
cementación.
Está compuesto por 0.18-0.23% Carbono (C), 0.30-0.60% Manganeso (Mn), 0.15 -
0.35% Silicio (Si), un máximo de 0.04% Fosforo (P) y un máximo de 0.05% de Azufre(S).
Sus propiedades mecánicas son las siguientes:
• Dureza: 110-130 [HB].
• Esfuerzo de fluencia ��: 310-350 [MPa].
• Esfuerzo máximo de tracción ����: 395-490 [MPa].
• Elongación: 28-43%.
• Módulo de Young: 205-215 [GPa].
Este tipo de acero se utiliza mucho en la condición de cementado donde la
resistencia al desgaste y poseer un núcleo tenas es importante. En secciones delgadas se
utiliza completamente endurecido. Se puede ocupar para ejes de secciones grandes que no
estén demasiado esforzados. Sus aplicaciones más comunes son bases de matrices,
soportes, engranajes, flanges, pernos de anclaje, ejes, cadenas, bujes, tornillería corriente y
pasadores de baja resistencia.
3.1.b) Acero SAE 1045
El Acero SAE 1045 es un material de mediano contenido de carbono utilizado en
elementos estructurales los cuales requieren mediana resistencia mecánica y tenacidad a
bajo costo. Posee baja soldabilidad, una buena maquinabilidad y una excelente forjabilidad.
Responde al tratamiento térmico y al endurecimiento por llama o inducción, pero no es
recomendado para cementación.
Está compuesto por 0.43-0.50% Carbono (C), 0.6-0.9% Manganeso (Mn), 0.15-
0.35% Silicio (Si), un máximo de 0.04% de Fosforo (P) y un máximo de 0.05% de Azufre
(S).
Sus Propiedades mecánicas son las siguientes:
• Dureza: 170-190 [HB].
• Esfuerzo de fluencia ��: 310 [MPa].
• Esfuerzo máximo de tracción ����: 565 [MPa].
• Elongación: 15-16%.
• Módulo de Young: 200 [GPa].
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Es utilizado principalmente en elementos que requieran dureza y tenacidad como
ejes, manivelas, chavetas, pernos, tuercas, cadenas, engranajes de baja velocidad,
acoplamientos, bielas, pasadores, cigüeñales y piezas estampadas.
El acero 1045 posee un diagrama de esfuerzo-deformación tal como lo muestra la
figura nº 3.1.
3.1.c) Acero SAE 4340
El Acero SAE 4340 es una aleación baja en cromo, níquel y molibdeno, el cual
posee gran templabilidad, tenacidad y resistencia a la fatiga. Este material se puede
suministrar con tratamientos térmicos de bonificado (temple o revenido). Es utilizado en
piezas que se encuentren sometidas a grandes exigencias de dureza, resistencia mecánica y
tenacidad, además posee una maquinabilidad regular y baja soldabilidad.
Su composición es 0.38-0.43% C, 0.6-0.8% Mn, 0.15-0.35% Si, 0.7-0.9% Cr, 1.65-
2.00% Ni, 0.2-0.3% Mo, un máximo de 0.035% P y un máximo de 0.04% S. en base de Fe.
Sus propiedades mecánicas son las siguientes:
• Dureza: 325-405 [HV].
• Esfuerzo de fluencia ��: 588-725. [MPa].
• Esfuerzo máximo de tracción ����: 931-1029 [MPa].
• Elongación: 10-18 %.
• Módulo de Young: 205-213 [GPa].
Se utiliza principalmente en la fabricación y reparación de partes y repuestos que
están sometidos a altos esfuerzos dinámicos tales como cigüeñales, ejes de levas, arboles de
transmisión, barras de torsión, ejes, vástagos, componentes oleohidráulicos, poleas, barra de
parrillas para harnero, componentes de barras de barras de perforación, discos de freno,
piñones, tuercas y pernos, etc. En general se recomienda en aplicaciones de piezas de gran
sección con elevadas exigencias mecánicas.
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3.1.d) Aluminio AA2017.
El aluminio AA2017 es una aleación que posee cobre, magnesio y una pequeña
cantidad de silicio. Este material se caracteriza por tener una elevada resistencia mecánica,
excelente maquinabilidad y resistencia al calor. Se utiliza en piezas que requieran de alta
resistencia a la tracción, siendo uno de los materiales más utilizados en aplicaciones
mecánicas.
Está compuesto por 0.2-0.8% Si, 0.7% Fe, 3.5-4.5% Cu, 0.4-1.0% Mn, 0.4-0.8%
Mg, 0.1% Cr y el resto Al.
El diagrama típico de Esfuerzo-Deformación de este material se representa en la
figura nº3.2.
Sus Propiedades mecánicas son las siguientes:
• Esfuerzo de fluencia ��: 215 [MPa].
• Esfuerzo máximo de tracción ����: 370 [MPa].
• Elongación: 10-13.9%.
• Módulo de Young: 72-75.7 [GPa].
3.1.e) Bronce SAE 640.
Los Bronces SAE 640 son muy duros y excelentes anticorrosivos, especiales para
soportar grandes esfuerzos, impactos y elevada temperatura.
Este material está compuesto por 85-88% Cu, 10-12% Sn. 1.0-1.5% Pb, un máximo
de 0.5% de Zn y 0.8-1.5% Ni.
Sus Propiedades mecánicas son las siguientes:
• Esfuerzo de fluencia ��: 156.9 [MPa].
• Esfuerzo máximo de tracción ����: 274.59 [MPa].
• Elongación: 10%.
• Módulo de Young: 98-120 [GPa].
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Las aplicaciones en las que se utilizan bronce SAE 640 son bujes de biela, cajas de
cambio, pasadores de pistón, balancines, descansos y guías en laminadores, prensas
excéntricas, grúas, engranajes, coronas, piñones y rodetes.
3.2 Tipos de Fractura.
Fractura se define como la separación de un sólido sometido a una tensión en dos o
más piezas. En particular, una fractura en un metal se puede clasificar en dúctil y frágil. La
fractura dúctil sucede luego de una fuerte deformación plástica y se caracteriza por poseer
una lenta propagación de la grieta, en cambio, la fractura frágil sucede a lo largo de los
planos cristalinos llamados planos de fractura y tiene una rápida propagación de la grieta.
3.2. i) Fractura Dúctil.
Este tipo de fractura ocurre bajo una intensa deformación plástica comenzando con
la aparición de un cuello (a) y formación de pequeñas cavidades dentro de la zona en
cuestión (b). A medida que transcurre el tiempo estas cavidades se fusionan en una grieta
que se concentra en el centro de la muestra (c), la cual se propaga hacia la superficie
perpendicular a la tensión ejercida. Cuando esta grieta se acerca a la superficie del material,
cambia de dirección a 45º (d) con respecto al eje de tensión resultando una fractura tipo
cono y embudo (e). Esto se puede apreciar claramente en la figura nº3.3.
3.2. ii) Fractura Frágil.
La fractura frágil ocurre sin una apreciable deformación, debido a una rápida
propagación de una grieta. Ocurre normalmente a lo largo de planos cristalinos específicos
denominados planos de fractura, los cuales son perpendiculares a la tensión ejercida.
La gran parte de las fracturas de este tipo son transgranulares, es decir, que se
propagan a través de los granos, figura nº3.4. Pero si los límites de granos constituyen una
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zona de debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente, figura nº3.5.
Las temperaturas bajas y deformaciones altas favorecen la fractura frágil.
3.3 Normas Técnicas del Ensayo de Tracción.
Una de las principales organizaciones normativas en Estados Unidos es la American
Society for Testing and Materials (ASTM), es una sociedad técnica que publica
especificaciones para distintos materiales y sus pruebas. Además de esta existen otras
organizaciones de normalización como la American Standards Association (ASA) y el
National Institute of Standards and Technology (NIST), en otros países existen
organizaciones similares.
Según ASTM una muestra de tensión normal tiene un diámetro de 0.505 pulgadas, y
una longitud calibrada de 2.0 pulgadas entre las marcas de calibración, estos son los puntos
donde se fijan los brazos del extensómetro del espécimen Al comenzar el ensayo, se
registra y mide los valores de la carga axial, pueden ser en forma automática o simplemente
leyendo un indicador. Al mismo tiempo se mide el alargamiento en la longitud calibrada
con algunos métodos mecánicos o con un extensómetro de resistencia eléctrica.
En una prueba estática, la carga es aplicada en forma gradual y la rapidez de la
carga no tiene interés, ya que no afecta en el comportamiento de la muestra. Sin embargo,
en una prueba dinámica la carga es aplicada con rapidez y a veces en forma cíclica. Como
la naturaleza de la carga dinámica afecta las propiedades del material, se debe medir la
velocidad o la tasa de carga.
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4. Procedimiento Experimental
Las pruebas fueron realizadas en una Instron 3369, figura 4.1, esta máquina posee las
siguientes especificaciones:
• Capacidad de carga: 50 [kN]
• Velocidad máxima: 500 [��
���]
• Velocidad de Retorno: 500 [��
���]
• Recorrido total de la cruceta: 1122 [mm]
• Espacio de ensayo vertical total: 1193 [mm]
• Espacio entre columnas: 420 [mm]
• Altura: 1582 [mm]
• Anchura: 756 [mm]
• Profundidad: 707 [mm]
• Peso con célula de carga típica: 141 [kg]
La exactitud en la medición de la carga es de ±0.5% de la lectura hasta 1/100 de la
capacidad de la célula de carga y la de la deformación es de ±0.5% de la lectura hasta el
1/50 de la escala completa con extensómetros ASTM E83 clase B o ISO 9513 clase 0.5.
Fig. 4.1 Instron 3369.
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Tabla 4.1 Dimensiones de las distintas probetas utilizadas.
Material Largo Inicial [mm] Diámetro Inicial [mm]
Acero SAE 1020 Laminado 46.5 6
Acero SAE 1020 Trefilado 47.8 6
Acero SAE 1045 46.45 6
Acero SAE 4340 46.5 6.05
Aluminio AA2017 n° 1 41.6 6
Aluminio AA2017 n° 2 44.7 5.8
Bronce SAE 640 44.4 5.7
El ensayo consiste, a grandes rasgos, en deformar una probeta por estiramiento
uniaxial y registrar dicha deformación frente a la tensión aplicada hasta el momento de la
fractura. Luego de fabricar las probetas de los distintos materiales a utilizar, se procede
tomar las medidas de largo y diámetro inicial de cada probeta. Una vez hecho esto se
instala la probeta a ensayar en la máquina, fijándola a las mordazas tensoras, de manera que
se adapte bien y no haya deslizamiento de ésta. Se inicia seleccionando la velocidad de
ensayo de acuerdo a la norma ASTM. La máquina deforma el material desplazando el
cabezal móvil en una de las dos mordazas, mientras la otra está fija, y es capaz de medir en
todo momento los datos de carga y alargamiento instantáneos durante el ensayo, mediante
una celda de carga conectada a la mordaza fija y un extensómetro. Estos resultados son
devueltos en una tabla Excel, la cual posteriormente se debe procesar para conseguir los
valores de esfuerzo y deformación, y las curvas o datos que interesan particularmente.
Cuando termina el ensayo y se produce la fractura se procede a medir el largo y diámetro
final de la probeta utilizada. Finalmente se ejecutan los mismos pasos para las demás
probetas.
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5. Resultados Obtenidos
5.1.a) Acero SAE 1020 Trefilado.
Figura 5.1.1 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Acero SAE 1020 Trefilado.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 424.1 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 750.07 [MPa].
• Elongación ∆: 8.26%
• Elongación ∆�: -51%
• Módulo de Young: 5.3 [GPa].
El acero SAE 1020 Trefilado mostró una fractura dúctil, la que se ve reflejada en la
fig. Nº 5.1.2
.
Fig. 5.1.2 Fractura Dúctil en Acero SAE 1020 Trefilado.
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5.1.b) Acero SAE 1020 Laminado.
Figura 5.1.3 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Acero SAE 1020 Laminado.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 348.6 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 498.66 [MPa].
• Elongación ∆: 24%
• Elongación ∆�: -67%
• Módulo de Young: 4.59 [GPa].
El acero SAE 1020 Laminado mostró una fractura dúctil, la que se ve reflejada en la
fig. Nº 5.1.4
Fig. 5.1.4 Fractura Dúctil en Acero SAE 1020 Laminado.
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5.1.c) Acero SAE 1045.
Figura 5.1.5 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Acero SAE 1045.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 438.4 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 731.08 [MPa].
• Elongación ∆: 16.14%
• Elongación ∆�: -47%
• Módulo de Young: 9.95 [GPa].
El acero SAE 1045 mostró una fractura mixta, la que se ve reflejada en la fig. Nº
5.1.6.
Fig. 5.1.4 Fractura Mixta en Acero SAE 1045.
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5.1.d) Acero SAE 4340.
Figura 5.1.7 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Acero SAE 4340.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 987 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 1092 [MPa].
• Elongación ∆: 7.52%
• Elongación ∆�: -54.08%
• Módulo de Young: 15.09 [GPa].
El acero SAE 4340 mostró una fractura mixta, la que se ve reflejada en la fig. Nº
5.1.8.
Fig. 5.1.8 Fractura Mixta en Acero SAE 4340.
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5.1.e) Aluminio1 AA2017.
Figura 5.1.9 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Aluminio AA2017.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 326.8 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 505.89 [MPa].
• Elongación ∆: 26.2%
• Elongación ∆�: -15.97%
• Módulo de Young: 5.85 [GPa].
El Aluminio AA2017 mostró una fractura frágil, la que se ve reflejada en la fig. Nº
5.1.10.
Fig. 5.1.10 Fractura Frágil en Aluminio AA2017.
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5.1.f) Aluminio2 AA2017.
Figura 5.1.11 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Aluminio AA2017.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 338 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 519.19 [Mpa].
• Elongación ∆: 12.64%
• Elongación ∆�: -28.63%
• Módulo de Young: 6.33 [Gpa].
El Aluminio AA2017 mostró una fractura frágil, la que se ve reflejada en la fig. Nº
5.1.12.
Fig. 5.1.12 Fractura Frágil en Aluminio AA2017.
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5.1.g) Bronce SAE 640.
Figura 5.1.13 Diagramas comparativos entre curvas real e ingenieril de esfuerzo v/s
deformación en un Bronce SAE 640.
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Los valores obtenidos a partir de los diagramas presentados anteriormente son:
• Límite de fluencia ��: 311.7 [MPa].
• Resistencia máxima a la fluencia ����: 432.38 [Mpa].
• Elongación ∆: 21.17%
• Elongación ∆�: -40.41%
• Módulo de Young: 5.93 [Gpa].
El Bronce SAE 640 mostró una fractura mixta, la que se ve reflejada en la fig. Nº
5.1.14.
Fig. 5.1.4 Fractura Mixta en Bronce SAE 640.
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5.2 Tabla Resumen de los Resultados Obtenidos.
Material �� [MPa] ����[MPa] E [GPa] ∆ % ∆� % Fractura
Acero SAE
1020
Trefilado
424.1 750.07 5.3 8.26 -51 Dúctil
Acero SAE
1020
Laminado
348.6 498.66 4.59 24 -67 Dúctil
Acero SAE
1045
438.4 731.08 9.95 16.14 -47 Mixta
Acero SAE
4340
987 1092 15.09 7.52 -54.1 Mixta
Aluminio1
AA2017
326.8 505.89 5.85 26.2 -15.9 Frágil
Aluminio2
AA2017
338 519.19 6.34 12.64 -28.6 Frágil
Bronce 640 311.7 432.38 5.93 21.17 -40.4 Mixta
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6. Discusión de Resultados
A partir de los resultados obtenidos se puede verificar que cada material resiste de
diferente forma el ensayo a que fueron expuestos, dando a entender que existe una relación
entre dureza y el módulo de Young. En particular los materiales denominados aceros
poseen una mayor dureza, lo cual se ve reflejado en el mecanismo de endurecimiento por
solución solida. A mayor cantidad de carbono en su composición mayor módulo por ende
mayor dureza, aumentando el esfuerzo máximo a la tracción ���� como se esperaba en el
acero SAE 4340 con un ����= 1092[GPa].
El tipo de fractura presente en los materiales es conforme a los resultados esperados,
por ejemplo en los aceros al introducir carbono se forma una solución solida intersticial, lo
que hace que el material sea menos tenaz favoreciendo la fractura frágil, como se ve en los
aceros SAE 1045 su fractura posee caracteres dúctiles y frágiles en cambio el acero SAE
4340 sus características frágiles de destacan mas que las dúctiles.
Se sabe que los materiales que sufren grandes deformaciones permanentes antes de
fallar, son considerados dúctiles. La ductilidad del material se caracteriza por su
alargamiento, elongación o porcentaje de variación de área. En cambio los materiales que
fallan a valores relativamente bajos de deformación se consideran frágiles, es decir, menor
elongación mas frágiles. Por ejemplo el aluminio que se sabe que es un material frágil
obtuvo el menor porcentaje de variación de área recalcando lo que se planteó
anteriormente, en los aceros SAE 1020 tratados de distintas formas ambos poseen una
disminución de área mayor con lo cual se dice que son dúctiles.
Finalmente a partir de los resultados obtenidos se puede decir que los materiales con
un alto modulo de Young poseen mayor dureza como el acero SAE 4340. A partir de su
composición química los materiales que poseen mayor cantidad de carbono o elementos
aleantes son menos tenaces, como el acero SAE 1020 posee menores cantidades de
carbono, con lo cual se puede decir que es un material altamente tenaz. La ductilidad de los
materiales esta ligada a las deformaciones permanentes, como la disminución de área en la
zona de fractura, con lo que se puede decir que el material mas dúctil es el acero SAE 1020
laminado con un ∆�=-67%.
Si bien los algunos resultados se alejan un poco de las predicciones, sobre todo para los
aceros, en general mostraron resultados similares a los esperados acorde a la teoría,
exceptuando el valor del módulo de Young, que fue varios órdenes de magnitud menor que
lo supuesto en todos los materiales ensayados. Además se puede establecer similitudes y
diferencias entre los materiales, contrastando los valores obtenidos. Si un material presenta
un mayor modulo de elasticidad tendrá mayor rigidez, por lo cual alcanzará el límite de
fluencia ante una menor deformación que otro con otro similares propiedades. Además es
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posible diferenciar 2 tipos de fracturas, dúctil y frágil. Para la primera se tienen los casos de
las probetas de Acero y Bronce, mientras que los resultados de los Aluminios indican
fractura frágil. Los que presentaron fractura dúctil muestran un importante deformación
plástica y reducción del área de la sección transversal, además de la clara formación de un
cuello de botella en el lugar de la falla, y por el otro lado los materiales que sufrieron
fractura frágil tuvieron porcentajes menores de deformación, ausencia del cuello y con
cortes abruptos o caóticos en el lugar de fractura. Estos datos se condicen con lo analizado
y expuesto en clases referente a los esfuerzos que puede soportar un material, lugar y
características de las fracturas, así como también la presencia de cuello o de falla con poca
deformación plástica.
Es posible hacer muchas comparaciones entre los materiales de acuerdo a los
resultados, por ejemplo ordenarlos según ciertos parámetros. El que presenta el menor
límite de fluencia es el Bronce, mientras que el mayor lo tuvo el Acero 4340. Para el caso
del máximo esfuerzo de tracción, el mínimo fue el bronce, mientras que el máximo fue el
Acero 4340. Por otro lado si comparamos la elongación, el valor más bajo fue el obtenido
por el Acero 4340 y el más alto por la primera probeta de Aluminio AA2017. Esto ya
señala cual es el material más dúctil y cual más frágil, siendo el Acero 4340 el más duro y
frágil por la baja elongación y altos valores de limite de fluencia y máximo esfuerzo a la
tracción, mientras que el más dúctil es el Bronce 640 por totalmente lo contrario.
Los resultados obtenidos presentan diferencias con respecto a lo esperado en los
valores, sin embargo los consistentes las proporciones y formas de las curvas de esfuerzo-
deformación obtenidas, por lo que no es obligatoriamente consecuencia de algún error en el
procedimiento del ensayo, además siempre se debe considerar variables que no son posible
controlar y que pueden influir de alguna forma en los datos obtenido. Aun así existen varios
factores que podrían ser fuentes de error. Ejemplo de eso es el hecho que la misma mordaza
fija encargada de medir las cargas aplicadas presente un grado de deformación, aunque muy
pequeño, ya altera de forma considerable los resultados. Por otro lado se tiene como efecto
negativo alguna imperfección a la hora de fabricación de las probetas, cualquier impureza o
defecto estructural puede afectar las propiedades mecánicas de dicho material. Además está
la adaptación de la norma ASTM, y el hecho de que las probetas fueron hechas a escala con
respecto a lo establecido.
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7. Conclusiones
• Materiales con mayor cantidad de carbono en su composición poseen mayor módulo de Young, por ende mayor dureza.
• Si un material presenta un mayor modulo de elasticidad tendrá mayor rigidez, por lo cual alcanzará el límite de fluencia ante una menor deformación que otro con otro
similares propiedades.
• En los aceros al introducir carbono se forma una solución solida intersticial, lo que hace que el material sea menos tenaz favoreciendo la fractura frágil.
• La fractura dúctil muestra una importante deformación plástica y reducción del área de la sección transversal, en cambio la fractura frágil presenta porcentajes menores
de deformación, ausencia del cuello y cortes abruptos o caóticos en el lugar de
fractura.
• Los valores obtenidos del módulo de Young a partir de un ensayo de tracción, no son realmente certeros.
• Los resultados obtenidos dependen de que las probetas no posean fallas, las cuales pueden alterar los resultados esperados.
ME3601- Ingeniería de Materiales I
Semestre primavera 2012
Ensayo de Tracción
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8. Bibliografía
• Ashby, Michael F., and Jones, David R. H. Engineering Materials 1. An Introduction to
their Properties and Applications. 2nd ed. Oxford, Amsterdam, Boston, London, New
York, Paris San Diego, San Francisco, Singapore, Sydney, Tokyo.: Butterworth
Heinemann, 1996.
• Gere, James M. Mecánica de Materiales. 6ta ed. International Thomson Editores, pág. 11-13.
• Askeland, Donald R. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. 3rd ed. International Thomson Editores, pág. 130-137.
• http://www.acerosotero.cl
• http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r49707.PDF • http://www.instron.com.es/wa/product/3300-Dual-Column-Testing-Systems.aspx