Tema 2. Comportamiento Mecanico de los materiales

Tipos de tensión (esfuerzos)

• Tracción: estirar o alargar

• Compresión: comprimir o aplastar

• Flexión: doblar o curvar

• Torsión: retorcer (giro)

• Cizalladura: cortar

Tipos de deformación

• Alargamiento

• Contracción

• Torsión

• Cizalladura

Ensayo de tracción

Se deforma una probeta hasta rotura con una carga que aumenta gradualmente y que se aplica de forma uniaxial

Ensayo de tracción: ZONA ELÁSTICA

Las deformaciones es directamente proporcional a la tensión aplicada. Si la carga deja de actuar, la probeta recupera su longitud inicial.

Ensayo de tracción: ZONA PLÁSTICA

La tensión produce una deformación plástica que no se recupera si la carga deja de actuar.

Ley de Hooke

La deformación es proporcional a la carga aplicada (siempre que no supere el límite elástico)

Módulo elástico

Representa la rigidez de un material, es decir, la resistencia que opone un material a la deformación elástica

Tenacidad

Es la medida de la capacidad de un material de absorber energía antes de la fractura (elástica y plástica) ES EL ÁREA BAJO LA CURVA

Ductilidad

Cuanta más área ocupe la curva más dúctil es (hasta que rompe). Mientras más larga la curva más dúctil es

Resiliencia

Es el área bajo la curva hasta llegar al límite elástico (prácticamente la parte recta)

Ensayos de dureza

• La dureza es una medida de la resistencia de un material a la deformación plástica localizada

• Métodos cualitativos: Escala de Mohs

• Métodos cuantitativos: un indentador es forzado sobre la superficie del material en condiciones controladas de carga y aplicación de esta

  • Dependiendo del tipo de ensayo de mide la profundidad o tamaño de la huella dejada por el indentador

  • No se pueden comparar durezas medidas por distintas técnicas

Ensayo de dureza: Escala de Mohs

Capacidad de un material de rayar a otro más blando. Ordena la dureza de forma comparativa

Ensayo de dureza: Dureza ROCKWELL

• Metodología más usada

• Combinación de distintas cargas e indentadores

• Indentadores: bolas esféricas de acero endurecido /// Cónico de diamante

• Se mide la diferencia de profundidad de penetracion entre una pequeña precarga inicial y una carga mayor

  • Precarga: 10kg

  • Carga: 60, 100 o 150 kg

Ensayo de dureza: Dureza BRINELL

• Penetrador: esfera de acero endurecido

• Cargas: entre 2000 y 5000 kg

• Tiempo de carga: 10 - 30 seg

• Se mide el diámetro de la huella y se calcula el valor de la dureza

Ensayo de dureza: Dureza VICKERS

• Penetrador: pirámide de diamante

• Cargas: a partir de 1 g

• Se mide el tamaño de la huella resultante y se calcula el valor de la dureza

Para que sirve saber la dureza de un material?

• Aplicaciones de desgaste

• La dureza da una idea de la fragilidad de un material o fase y de su resistencia

• Zonas afectadas por el calor cambian de dureza

• Comprobar homogeneidad de un tratamiento

• La dureza está relacionada con la resistencia a la tracción.

Fractura Simple

Separación de un cuerpo en dos o más piezas en respuesta de una tensión estática aplicada y a temperaturas relativamente bajas.

• Etapas de la fractura

  1. Formación de la grieta

  2. Propagación de la grieta

Según la capacidad del material de experimentar deformación plástica: FRACTURA DÚCTIL o fractura frágil

GRIETA “ESTABLE” → mayor deformación plástica y mayor energía absorbida

• la grieta se propaga lentamente

• Los materiales dúctiles son más tenaces

• Materiales metálicos

Según la capacidad del material de experimentar deformación plástica: fractura dúctil o FRACTURA FRÁGIL

GRIETA “INESTABLE” → menos deformación plástica y menos energía absorbida

• la grieta se propaga rápidamente

• Fractura súbita y catastrófica, sin síntoma

• Materiales cerámicos

• Características:

  • Marcas en forma de V

  • Líneas y crestas desde el origen en forma de abanico

Ensayo de Péndulo CHARPY

Miden la energía del impacto o tenacidad a la entalla

• Probeta: barra de sección cuadrada con una entalla en forma de V

• Ensayo: golpe con un martillo en forma de péndulo

Con el ensayo de CHARPY se determina si:

1. Existe transición dúctil-frágil al disminuir la Temperatura

2. Intervalo de temperatura en el que ocurre

• A mayor temperatura → mayor es la energía absorbida → Fractura Dúctil

• A menor temperatura → menor es la energía absorbida → fractura Frágil

Fatiga

Forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes

Fallo por fatiga

• Ocurre después de un periodo largo de tensiones repetidas o de deformaciones cíclicas

• La fractura ocurre por iniciación y propagación de fisuras sin deformación plástica asociada

• Rotura sin previo aviso

• Típico en estructuras metálicas