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Identificar propiedades de los materiales mediante sus características principales y tipos de estructura para categorizarlos en grupos y establecer su impacto en
aplicaciones industriales
El objetivo primordial de la materia es conocer los tipos de materiales de que dispone un ingeniero y la forma de emplearlos en múltiples situaciones.
Para utilizar un material determinado un ingeniero debe conocer la estructura microscópica y submicroscópica puesto que de ambas dependen las características del material y su comportamiento bajo situaciones específicas. De ahí que la importancia de este tipo de conocimiento en el momento de seleccionar un material para un diseño determinado.
Ciencia de los materiales: estudio de la relación entre estructura y propiedades de los materiales.
Ingeniería de materiales: desarrollo o perfeccionamiento de técnicas de fabricación y procesamiento de materiales con base en la relación estructura-propiedades.
Metales y aleaciones
Ferrosos (Aceros y Fundiciones)
No-Ferrosos (Bronces, Latones, Inconel etc..)
Polímeros
Termofijos: redes poliméricas con enlaces cruzados
Termoplásticos: enredamiento de moléculas de
peso molecular alto
Cerámicos, vidrios y vitrocerámicos
Óxidos (Al2O3, ZrO)
Nitruros (Si3N4)
Carburos (WC, TiC, Fe3C)
Compuestos Complejos
Semiconductores
Base silicio, germanio y arseniuro de galio.
Compósitos
Metal + Cerámico = Compuestos de matriz metálica (MMC) o matriz cerámica (CERMET)
Cerámico 1 + Cerámico 2 = Composito cerámico o Cerámico reforzado (Fibras, hojuelas o
partículas)
Vidrio + Fibra de cerámico = Vidrio cerámico
Fibra de Carbon + Resina (Termofija)
Fibra de Vidrio + Resina (Termofija)
Fibra de Polímero + Resina (Termofija)
Cerca de tres cuartas partes de los elementos en la naturaleza son metálicos, aunque difieren en varias propiedades físicas y químicas tienen en común:
Elevada conductividad calorífica y eléctrica
Un brillo característico llamado brillo metálico en su superficie (por lo menos recién cortada)
Elasticidad y resistencia a la ruptura.
En la naturaleza, muy pocos metales Au, Ag, Pt, se encuentran en estado nativo, es decir, en estado de sustancia simple.
Entre los compuestos metálicos se encuentran también las aleaciones (metal compuesto por más de un elemento), estas incluyen:
Aceros o aleaciones basadas en hierro
Aleaciones de aluminio, magnesio, titanio, níquel, cinc y de cobre
Aleaciones de cobre: latones Cu-Zn, bronces Cu-Sn
Cerámica proviene del griego “material sometido al fuego” entre ellos se incluyen óxidos, silicatos, carbonos duros y grafito.
La mayoría de las cerámicas comerciales están compuestas por un elemento metálico y uno de los 5 elementos no metálicos.
Las cerámicas tienen una estructura cristalina es decir los átomos están agrupados de forma regular y repetitiva, en contraposición un material cerámico con estructura no cristalina se conoce como vidrio.
La composición de los vidrios es químicamente igual a la de las cerámicas cristalinas pero sus átomos están agrupados de manera aleatoria formando conjuntos irregulares. Los vidrios son, al igual que las cerámicas frágiles pero poseen propiedades como la capacidad de transmitir la luz (visible, ultravioleta e infrarroja) así como su inercia química.
Son macromoléculas están constituidos por una unidad repetitiva conocida como monómero.
Estas unidades pueden disponerse con una sola dirección dando lugar a polímeros lineales o bien formando ramificaciones para dar polímeros reticulados o en tres direcciones para indicar polímeros tridimensionales.
Clasificación: termoplásticos, termoestables, elastómeros.
Los polímeros poseen la propiedad de la ductilidad, baja densidad y bajo costo.
En comparación con los metales poseen menos resistencia y menor punto de fusión.
Respecto a las cerámicas y vidrios, presentan mayor reactividad química.
Son compuestos con conductividad eléctrica intermedia, es decir, sus propiedades eléctricas están entre las cerámicas y los metales.
Los tres elementos semiconductores son el Si, Ge, Sn. El control de la pureza química de estos materiales permite regular las propiedades electrónicas.
A medida que se varia la pureza química en pequeñas zonas, se logran producir complicados circuitos electrónicos en superficies diminutas.
Los compuestos semiconductores se preparan con elementos como el GaAs (Arseniuro de galio) material de cristales láser o como CdS usado en celdas solares.
Representan un conjunto de materiales fabricados por la combinación de los diferentes tipos de materiales recientemente citados.
Un ejemplo es el plástico reforzado con fibras de vidrio, este material compuesto por fibras de vidrio embebidas en una matriz polimérica presenta lo mejor de las propiedades de los materiales individuales que lo conforman. Posee la resistencia del vidrio aunada a la ductilidad del plástico.
La madera y el concreto son dos ejemplos más.
Procesamiento: conjunto de técnicas para la obtención de materiales con formas y propiedades específicas.
Desempeño: respuesta del material a un estímulo externo.
Síntesis y
/ Costo
Estructura: descripción del arreglo atómico.
Síntesis: indica la manera de fabricar los materiales a partir de elementos naturales o hechos por el hombre.
Propiedades
Mecánicas
Resistencia
Ductilidad
R.impacto
R. Fatiga
R. Termofluencia (exposición a altas temperaturas)
Físicas
Eléctricas
Térmicas
Magnéticas
Ópticas
Químicas
De degradación (corrosión, oxidación, desgaste)
Está asociada al arreglo de los componentes del material en escala:
Macroscópica (macroestructura)
Microscópica (microestructura)
Nanoestructura
Arreglos atómicos de corto y largo alcance
Estructura atómica
La Microestructura comprende propiedades como:
El tamaño promedio del grano
la distribución de ese tamaño
la orientación de los granos y
otras propiedades relacionadas con los defectos en los materiales.
Un grano es una porción del material dentro de la cual el arreglo de los átomos es casi idéntico.
1 nm = 0.000 000 001 m = 10-9 m Es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro. 1 µm = 0,000 001 m = 1 × 10-6 m. 1 m = 1 000 000 µm. 1 µm = 1000 nm. 1 nm= 0,001 µm.
Micro estructura de una acero HSLA 340 laminado en caliente.
Entre las propiedades que constituyen la macroestructura están:
la porosidad
los recubrimientos superficiales
y las microgrietas internas o externas.
1 nm = 0.000 000 001 m = 10-9 m Es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro. 1 µm = 0,000 001 m = 1 × 10-6 m. 1 m = 1 000 000 µm. 1 µm = 1000 nm. 1 nm= 0,001 µm.
El arreglo atómico permite distinguir entre materiales que son amorfos (que carecen de un orden de largo alcance de los átomos o iones) o cristalinos (los que tienen arreglos geométricos periódicos de átomos o iones).
Los materiales amorfos sólo tienen arreglos atómicos de corto alcance, mientras que los materiales cristalinos tienen arreglos de corto y largo alcance.
En los arreglos atómicos de corto alcance, los átomos o los iones muestran determinando orden sólo dentro de distancias relativamente cortas (de 1 a 10 Å.).
Para los materiales cristalinos, el orden atómico de largo alcance tiene la forma de átomos o iones ordenados en un arreglo tridimensional que se repite a lo largo de distancias mucho mayores (∼ 1 a 10 Å puede existir ordenamiento hasta en varios cm, en los cristales mayores).
1 Å = 10-10 m
El átomo está formado por un núcleo, que contiene neutrones y protones, el que a su vez esta rodeado por electrones.
La carga eléctrica de un átomo es nula.
Número atómico es el número de electrones o protones de un átomo.
Masa atómica (peso atómico) M, es la masa de una cantidad de átomos igual al número de Avogadro, NA=6.023 x 1023 mol-1 ( el cual es el número de átomos o moléculas en un mol o molécula gramo), la cual se expresa en unidades de g/mol.
Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo.
A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f.
En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f
De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7).
En un átomo estable no más de dos electrones son capaces de ocupar el mismo nivel de energía.
Aunque existan dos electrones que posean la misma energía no pueden tener sus cuatro números cuánticos iguales.
Este principio es fundamental ya que ayuda considerablemente en la deducción de la distribución de los electrones en los átomos de los diversos elementos.
Configuración electrónica web
Regla de Hund.
El orden de llenado de orbitales se
hace de orden creciente de
energía
Esto ocurre particularmente en elementos con un número atómico grande en los que los niveles d y f se empiezan a llenar. Un ejemplo de esto es el hierro, número atómico 26.
Su estructura esperada sería: 1s2 2s22p6 3s23p63d8
Pero su estructura real es: 1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
El nivel 3d sin llenar (con 6 electrones) es lo que causa el comportamiento magnético del hierro.
Valencia.- capacidad de un elemento para combinarse químicamente con otros elementos o participan en el enlace, y se determina por el número de electrones en los niveles combinados s y p más externos.
Mg: 1s2 2s22p6 3s2 Valencia = 2
Al: 1s2 2s22p6 3s23p1 Valencia = 3
Ge: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 4p2 Valencia = 4
En estado sólido las distancias entre los átomos son muy cortas y no permiten distanciamiento grandes, por aplicación de fuerzas exteriores sin que se provoque a ruptura del enlace. Estos tipos de enlace se pueden clasificar en :
• Metálicos
• Iónicos
• Covalentes
• Enlaces secundarios (enlaces de van der Waals)
Los elementos tienes átomos más electropositivos, los cuales donan o ceden sus electrones de valencia para formar un “mar o nube” de electrones que rodea a sus átomos.
Los electrones de valencia, o externos, se mueve libremente en el mar de electrones y se asocian entre las partes centrales de varios átomos. Estos centros iónicos con carga positiva se mantienes unidos por atracción mutua hacia el electrón; de este modo, se produce un fuerte enlace metálico.
Un módulo de Young (o módulo de elasticidad) relativamente alto, porque los enlaces son fuertes.
Buena con ductilidad, porque los enlaces metálicos no son direccionales
Los puntos de fusión de los materiales son relativamente altos.
Las propiedades ópticas, son buenos reflectores de la radiación visibles.
Debido a su carácter electropositivo, muchos metales como el hierro tienden a sufrir corrosión y oxidación.
Muchos metales puros son buenos conductores de calor, y se usan muy bien en diversas aplicaciones para transferencia de calor.
Los enlaces covalentes son las fuerzas que mantienen unidos entre sí los átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -C, O, F, Cl, ...).
Estos átomos tienen muchos electrones en su nivel más externo (electrones de valencia) y tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble. Por tanto, los átomos no metálicos no pueden cederse electrones entre sí para formar iones de signo opuesto.
En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno procedente de cada átomo. El par de electrones compartido es común a los dos átomos y los mantiene unidos, de manera que ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble. Se forman así habitualmente moléculas: pequeños grupos de átomos unidos entre sí por enlaces covalentes.
Los materiales con enlace covalentes son muy resistentes y duros.
Por ejemplo, el diamante (C), el carburo de silicio (SiC), el nitruro de silicio (Si3N4) y el nitruro de boro (BN) tienen enlaces covalentes.
Estos materiales también tienen punto de fusión muy altos, lo que significa que pueden ser útiles en la aplicación de alta temperatura.
Por otro lado, la resistencia térmica de esos materiales es un desafío al procesarlo.
Los materiales con ese tipo de enlace suelen tener ductilidad reducida a causa de la direccionalidad de los enlaces.
La conductibilidad eléctrica de muchos materiales en lazados en forma covalente (como silicio diamante y muchos cerámicos) no es alta, por que los electrones de valencia están fijos en los enlaces entre átomos, y no están disponibles con facilidad para la conducción.
Los polímeros conductores también son buen ejemplo de materiales con enlace covalente que puede convertirse en semiconductores.
En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal, transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente.
Al formarse iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces iónicos
Los sólidos que tienen considerable enlazamiento iónico son también, con frecuencia resistentes, debido a la fuerza de los enlaces.
La conductividad eléctrica de estos sólidos con frecuencia es muy limitada. Una gran parte de la corriente eléctrica se transfiere a través del movimiento de iones.
Debido a su tamaño, los iones no suelen moverse con tanta facilidad como los electrones. Sin embargo, en muchas aplicaciones técnicas se aprovecha la conducción eléctrica debida al movimiento de iones causada por mayor temperatura, gradiente de potencial químico o una fuerza motriz electroquímica.
Entre los ejemplos, están las baterías de iones de litio, donde se usan oxido de litio y cobalto, o los recubrimientos conductores de oxido de indio y de estaño, para el vidrio de las pantallas sensibles al tacto; también se usan en celdas de combustible solidas de oxido, basadas en formulaciones de circonia (o Zirconia, ZrO2).
Los electrones el moverse originan desplazamientos de los centros de cargas y, por ello se forman débiles dipolos (tiene dos polos uno positivo y uno negativo).
Estos dipolos, agrupan las moléculas de cualquier material observándose esta agrupación en plásticos y moléculas con mucha superficie externa.
Una particularidad de este tipo de enlaces, es el llamado enlaces por puentes de hidrógeno, intermolecular.
Molécula de agua
Aunque se llama secundarios debido a las energías de enlace, los enlaces de Van der Waals desempeñan un papel muy importante en muchas áreas de la ingeniería.
Las fuerzas de Van der Waals entre átomos y moléculas juegan un papel muy importante en la determinación de la tensión superficial y el ‘punto de ebullición de los líquidos.
En la ciencia e ingeniería de materiales, la tensión superficial de los líquidos y la energía superficial de los sólidos entran en juego en distintas situaciones.
Por ejemplo, cuando se quiere procesar polvos de cerámicos o de metales para formar partes solidas y densas, con frecuencia los polvos se deben dispersar en agua o en líquidos orgánicos.
El que se pueda lograr una buena dispersión dependen de la tensión superficial del liquido y la energía superficial del solido.
La tensión superficial de los líquidos también cobra importancia cuando se maneja el procesamiento de los metales y las aleaciones fundidas (vaciado) y del vidrio fundido.
Fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica.
La tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie.
Un sólido cristalino o material cristalino es aquel en el cual los átomos que lo forman se ordenan en una disposición que se repite en tres dimensiones.
Los ordenamientos de los átomos en los materiales cristalinos pueden clasificarse de acuerdo a su acomodo en una “celda unidad” o sistema cristalino.
Un cristalógrafo francés, Augusto Bravais demostró que 14 arreglos distintos de puntos de red que describen todas las estructuras de los materiales cristalinos.
• Hierro alfa a temp. ambiente • Cromo • Molibdeno • Vanadio • Tungsteno
• Hierro gama a temp. Elevada • Aluminio • Plata • Cobre • Oro • Níquel • Plomo • Platino
• Berilio • Cadmio • Magnesio • Titanio
Indica generalmente que ha perdido su ductilidad y se hace cada vez más frágil cuando se le dobla o se le labra en máquina.
Blandos y conformables Son dúctiles
Duros y resistentes
Describen el tamaño y la forma de la celda unitaria, incluyen las dimensiones de las aristas de la celda unitaria y los ángulos entre estas.
A la arista del cubo (longitud de sus lados) se le llama parámetro de red y es una propiedad de la celda unitaria.
El parámetro de red se simboliza por a0, y se especifica a temperatura ambiente (el parámetro de red cambia con la temperatura.
El parámetro de red puede medirse por medio de difracción de rayos X.
Cantidad de átomos por celda unitaria
1
8
𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑
𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒8
𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠
𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎= 1
𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑
𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎
Número de coordinación: Cantidad de átomos que tocan a determinado átomo, o sea la cantidad de vecinos más cercanos a este átomo en particular.
Número de coordinación: 6
Número de coordinación: 8
Cantidad de átomos por celda unitaria
1
8
𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑
𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒8
𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠
𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎= 1
𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑
𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎
(8 𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠)1
8+ 1 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 1 = 𝟐
Número de coordinación: 12
Cantidad de átomos por celda unitaria
1
8
𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑
𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒8
𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠
𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎= 1
𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑
𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎
(8 𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠)1
8+ 6 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠
1
2= 𝟒
Debido a la geometría de la celda unitaria, existe una relación matemática entre el radio de los átomos que la componen y el parámetro de red.
Es la fracción del volumen de la celda unitaria que es ocupada por átomos. El factor de empaquetamiento da una idea de que tan bien apilados se encuentran los átomos en un material, y se calcula de la siguiente manera:
Es la masa que ocupa la unidad de volumen del material calculada a partir de la estructura cristalina. La densidad teórica puede calcularse con la siguiente ecuación:
Celda unitaria
Coordenadas de puntos: se emplean para localizar las posiciones de los átomos en la red o dentro de la celda unitaria. La distancia se mide en parámetros de red usando un sistema cartesiano.
Direcciones en la celda: Algunas direcciones son de particular importancia. Los metales se deforman a lo largo de aquellas direcciones a través de las cuales los átomos están en contacto más estrecho. Estas direcciones se abrevian usando los índices de Miller. El procedimiento es el que sigue:
1. Usando el sistema de coordenadas ubique dos puntos que estén contenidos en esa dirección.
2. Preste a las coordenadas del punto final las del inicial.
3. Reduzca las fracciones o resultados obtenidos a mínimos enteros, encierre los tres números entre corchetes y de haber algún negativo colóquelo como una barra sobre el número.
Determine los índices de Miller de las direcciones A, B y C.
Planos en la celda unitaria: algunos planos de átomos son significativos. Los metales se deforman a lo largo de los planos de empaquetamiento más compacto. La determinación de los índices de Miller se hace de la siguiente manera:
1. Identifique los puntos en los cuales el plano interseca los ejes coordenados. Si el plano pasa a través del origen el origen debe moverse.
2. Tome los recíprocos de las intersecciones.
3. Elimine las fracciones pero no reduzca a mínimos enteros.
4. Encierre los números resultantes entre paréntesis ( ). Los números negativos se escriben con una barra.
Determine los índices de Miller de los planos A, B y C.
Muchos elementos y compuestos existen en más de una forma cristalina un fenómeno conocido como alotropía y polimorfismo.
Si este fenómeno ocurre en elemento puro se denomina alotropía.
En los compuesto, este fenómeno se llama polimorfismo.
La existencia de una u otra estructura cristalina depende de la presión y de la temperatura exterior.
Alotropía Carbono:
El grafito es estable en condiciones ambientales, mientras que el diamante se forma a presiones extremadamente elevadas.
Fullereno
Recubrimiento de superficies, dispositivos conductores
Alotropía
Hierro:
El hierro puro se presenta en estructura cristalina BCC y FCC en el rango de temperaturas que va desde temperatura ambiente hasta la temperatura de fusión a 1539 ºC
Polimorfismo
Es el paso del estado líquido al estado sólido y se divide en dos fases:
1) Formación de los núcleos.
2) Crecimiento de los cristales.
Mecanismo:
Núcleo Dendrita Grano
(cristal)
Fronteras de grano
Defectos Puntuales
Defecto lineal o unidimensional en torno a algunos átomos desalineados.
Son especialmente útiles para explicar la deformación y el endurecimiento de los materiales metálicos.
Suelen introducirse en el cristal durante la solidificación del material o cuando el material se deforma permanentemente.
(a) Arreglo de átomos
a)
Porción extra de un plano de átomos, o semiplano, cuya arista termina dentro del cristal.
Se representa por el símbolo ┴, que indica la posición de la dislocación. También se puede formar mediante un plano extra de átomos situado en la parte inferior del cristal y se designa como ┬.
Posiciones atómicas de una dislocación de borde, el semiplano atómico extra se muestra en perspectiva. (Adapted from A. G. Guy, Essentials of Materials Science, McGraw-Hill Book Company, New York, 1976, p. 153.)
(a) dislocación helicoidal dentro de un cristal. [Figure (b) from W. T. Read, Jr., Dislocations in Crystals, McGraw- Hill Book Company, New York, 1953.]
(b) Dislocación helicoidal vista desde arriba. La línea de dislocación se extiende a lo largo del segmento AB. Las posiciones atómicas del plano de deslizamiento se presentan con círculos huecos, los círculos obscuros son posiciones atómicas situadas por debajo. [Figure (b) from W. T. Read, Jr., Dislocations in Crystals, McGraw- Hill Book Company, New York, 1953.]
ó
Es una ecuación que permite relacionar propiedades mecánicas de dureza y resistencia a tensión con el tamaño de grano de una aleación metálica:
y es el esfuerzo de fluencia
0 es el esfuerzo de fluencia de la red cristalina o “esfuerzo de fricción”
K es una constante de endurecimiento debida al tamaño de grano
d es el tamaño de grano promedio
Esta relación puede ser descrita como: entre más pequeño sea el tamaño de grano, mayor será la resistencia a la tensión y la dureza.
Limitantes de la relación Hall-Petch: conforme el tamaño de grano tiende a la escala “nano”, el volumen de la frontera de grano tiende a crecer: una aleación con un tamaño de grano de 5nm presenta 50% en volumen por frontera de grano.
21
0
Kdy
Cohesión:
Resistencia de las moléculas a separarse. Depende de las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas.
Elasticidad:
Capacidad de deformarse, recuperando su forma original una vez eliminado el esfuerzo.
Plasticidad:
Capacidad de adquirir deformaciones permanentes sin sufrir rotura.
Fatiga:
Resistencia a la rotura por un esfuerzo de magnitud o sentido variable.
Tenacidad:
Capacidad de absorber energía, sin romperse.
Fragilidad:
Cualidad contraria a la tenacidad. Tienen el límite de elasticidad y el de rotura muy próximos: carecen de zona plástica.
Dureza:
Resistencia de un cuerpo a ser penetrado por otro. En algunos casos puede ser modificada (aleaciones, tratamientos).
Resiliencia:
Capacidad de un material de absorber y liberar energía dentro de la zona elástica.
*No se puede considerar como una propiedad, en realidad es el resultado de un ensayo.
Ductilidad:
Capacidad de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de tracción, antes de romperse.
*Obtención de hilos
Maleabilidad:
Capacidad de deformarse plásticamente frente a esfuerzos. Permite la obtención de delgadas laminas de material.
La operación se realiza sujetando los extremos opuestos de la pieza de material y separándolos.
La probeta se alarga en una dirección paralela a la carga aplicada
El ensayo de tensión es el apropiado para uso general en el caso de la mayoría de los metales y aleaciones no ferrosos, fundidos, laminados o forjados.
Se logra sometiendo una pieza de material a una carga en los extremos que produce una acción aplastante.
La probeta se acorta en una dirección paralela a la carga aplicada.
Este ensayo es apropiado para los materiales quebradizos (mortero, concreto, ladrillo, cerámica, etc.) cuya resistencia a la tensión es baja, en comparación con la resistencia a la comprensión, el ensayo de comprensión es más significativo y de mayor aplicación.
Ensayo de Mohns:
Se usa para determinar al dureza de los minerales. Se basa en que un cuerpo es rayado por otro mas duro.
Aplicaciones típicas de ensayo Rockwell
Consiste en dejar caer un pesado péndulo, el cual a su paso golpea una probeta ubicada en la base de la máquina.
La cantidad que suele medirse es la energía absorbida al romperse la probeta en un solo golpe.
Un material frágil absorbe poca energía durante la deformación plástica a diferencia de un material dúctil.
Es aquel en el que la pieza esta sometida a esfuerzos variables en magnitud y sentido, que se repiten con cierta frecuencia.
Muchos de los materiales, sobre todo los que se utilizan en la construcción de maquinas o estructuras, están sometidos a esfuerzos variables que se repiten con frecuencia.
Fases de un fallo por fatiga Fase 1 (Iniciación): Una o más grietas se desarrollan en el material. Fase 2 (Propagación): Alguna o todas las grietas crecen por efecto de las cargas. Fase 3 (Rotura): La pieza continúa deteriorándose por el crecimiento de la grieta quedando tan reducida la sección neta de la pieza que es incapaz de resistir la carga desde un punto de vista estático produciéndose la rotura por fatiga.
