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Diapositivas utilizadas en clases para Ensayo de Tracción y Dureza.
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1
TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES
Ing. Willfor Goudeth
2
UNIDAD II
Propiedades Mecánicas
3
Objetivo Terminal de la Unidad
• Distinguir las propiedades mecánicas de un material
metálico y su relación con el empleo del mismo
Objetivos Específicos de la Unidad
• Caracterizar las propiedades mecánicas de los
materiales metálicos
• Relacionar las propiedades mecánicas con los distintos
usos en los cuales se puede emplear el material de
acuerdo a las solicitaciones mecánicas
4
Contenido de la Unidad
• Deformación Plástica y Elástica
• Ductilidad y fragilidad
• Tensión y Deformación
• Diagrama Tensión Deformación
• Dureza
• Fractura
• Fatiga
• Ensayos para la determinación de las propiedades
• Manejo de normas ASTM
5
Introducción
• El conocimiento de las propiedades mecánicas
de los metales permite poseer una herramienta
para comprender los distintos usos que se le
dan a los mismos en la industria. Cada uno de
ellos puede cumplir óptimamente una función
determinada de acuerdo a su diseño.
6
Propiedades Mecánicas de los Metales y
Aleaciones
7
Ensayos y Propiedades Mecánicas de los Metales y
Aleaciones
Ensayo de Tracción
Resistencia a la Tracción o Resistencia máxima
Resistencia a la fluencia
Ductilidad
Fragilidad
Ensayo de Fatiga
Resistencia a la Fatiga
Ensayo de Impacto
Tenacidad
Ensayo de Dureza
Dureza
8
Ensayo de Tracción
Ensayo de Tracción
Resistencia a la Tracción o Resistencia máxima
Resistencia a la fluencia
Ductilidad
Fragilidad
9
Deformación Elástica (Elasticidad)Es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza.
Lo
Lo
Lf
F
Lo
Lo: Longitud Inicial
Unidades:
Metros (m)
Centímetros (cm)
Milímetros (mm)
F: Fuerza Aplicada
Unidades:
Kilogramos fuerza (Kg-f)
Newton (N)
Libras (Lb)
Lf: Longitud Final
Unidades:
Metros (m)
Centímetros (cm)
Milímetros (mm)
10
Deformación Plástica (Plasticidad)
Es aquella propiedad que permite al material soportar una deformación permanente sin fracturarse
Lo
Lo
Lf
F
Lo: Longitud Inicial
Unidades:
Metros (m)
Centímetros (cm)
Milímetros (mm)
F: Fuerza Aplicada
Unidades:
Kilogramos fuerza (Kg-f)
Newton (N)
Libras (Lb)
Lo
Lf
Lf: Longitud Final
Unidades:
Metros (m)
Centímetros (cm)
Milímetros (mm)
11
Ao: Área Inicial
Unidades:
Metros Cuadrados (m2)
Centímetros cuadrados (cm2)
Milímetros cuadrados (mm2)
Ao Af
Af: Área Final
Unidades:
Metros Cuadrados (m2)
Centímetros cuadrados (cm2)
Milímetros cuadrados (mm2)Ao Af
A
A
12
DuctilidadEs aquella propiedad que determina la capacidad que posee el material de sufrir una deformación plástica.
Las medidas de ductilidad son de interés en tres formas:
Para indicar hasta cuanto el material puede ser deformado sin
fracturarse en operaciones de procesos de conformación, tales como
laminación o extrusión.
Para indicar al diseñador, de modo general, la habilidad del metal para
fluir plásticamente antes de fractura.
Sirve como un indicador de cambio en los niveles de impureza o
condiciones del proceso.
13
ε =L f− Lo
L 0
× 100
Medición de la Ductilidad:
Deformación (%)
Reducción de ÁreaRA=
Ao− A f
Ao
× 100
14
Principio de Acción y Reacción
Fuerza ExternaFuerza Interna
Fuerza Interna = Fuerza Externa
15
Esfuerzo ()
σ interno=F interna
A0
σ externo=Fexterno
A0
σ interno= σ externo
Es la fuerza sobre la unidad de área perpendicular a dicha fuerza
A
Fuerza ExternaFuerza Interna
Kg− f
mm2
,N
m2, Mpa,
Lb
p lg2Unidades
16
Comportamiento Elástico-Plástico
Comportamiento Elástico-Plástico: existen materiales que son elásticospuros, existen otros que son plásticos puros, y existen los que poseen amboscomportamientos, como en el caso de las aleaciones.
Ante la aplicación de fuerzas que aumentan de magnitud progresivamentelos materiales elásto-plásticos, se comportan elásticamente dentro de unrango de esfuerzos, pero al superarlos se comienza a comportarplásticamente.
Resistencia a la fluencia o limite de fluencia: es el mayor valor del esfuerzohasta el cual el material mantiene un comportamiento elástico o es el menorvalor del esfuerzo para el cual se produce una deformación plástica.
Resistencia máxima o resistencia a la tracción: es el mayor valor del esfuerzoalcanzado por el material a partir del cual se produce la fractura del mismo
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Ensayo de Tracción
Para conocer las fuerzas que pueden soportarlos materiales, se efectúan ensayos paramedir su comportamiento en distintassituaciones. El ensayo destructivo másimportante es el ensayo de tracción, en dondese coloca una probeta en una máquina deensayo consistente de dos mordazas, una fijay otra móvil. Se procede a medir la fuerzamientras se aplica el desplazamiento de lamordaza móvil.
18
Esquema del Ensayo de Tracción
19
Esquema de la Probeta
20
Datos
180,221723,67
178,431789,35
176,651850,96
171,431862,74
163,071870,89
161,451870,44
159,841869,08
158,251867,27
155,121860,02
152,041848,24
146,081806,56
143,191773,50
141,771752,66
140,361728,65
128,021007,93
127,51850,73
127,25716,65
127,13603,40
127,01339,30
127,000,00
Longitud (mm)Fuerza (Kg-F)
Longitud Inicial: 127 mm
Area: 64,5 mm2
0,4226,72
0,4027,74
0,3928,70
0,3528,88
0,2829,01
0,2729,00
0,2628,98
0,2528,95
0,2228,84
0,2028,65
0,1528,01
0,1327,50
0,1227,17
0,1126,80
0,0115,63
0,0013,19
0,0011,11
0,009,35
0,005,26
0,000,00
Elongación (%)Esfuerzo (Kg-F/mm2)
21
Diagrama Tensión Deformación
Fila
2
Fila
3
Fila
4
Fila
5
Fila
6
Fila
7
Fila
8
Fila
9
Fila
10 Fila
11 Fila
12 Fila
13 Fila
14 Fila
15 Fila
16 Fila
17 Fila
18 Fila
19 Fila
20 Fila
21
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
26,00
28,00
30,00
Diagrama Esfuerzo-Deformación
Elongación (%)
Esf
uer
zo (K
g-F
/mm
2)
22
Curva Fuerza-Desplazamiento
23
Maquina Universal de Tracción
24
D= 0,500 pulg ± 0,010 pulgG = 2,000 pulg ± 0,005 pulgA = 2,250 pulg mínimo (2 ¼ pulg)F @ 1 pulgR = 0,375 pulg (3/8 pulg)H = 0,8125 pulg (13/16 pulg)Area en D=0,19635 pulg² o puntos de elongaciónG: longitud inicial
Probeta RectangularAo: ancho de la probetaBo: espesor de la probeta
Probeta CilíndricaA: sección reducidaB: tramo de calibraciónCo: longitud inicial (50 mm @ 2 pulg)R: radio del filete o bisel (9.52 mm)Do: diámetro inicial
25
Ensayo de TracciónCurva Esfuerzo-Deformación
26
Ensayo de TracciónCurva Esfuerzo-Deformación
27
Ensayo de TracciónCurva Esfuerzo-Deformación
28
Ensayo de TracciónCurva Esfuerzo-Deformación
29
Ensayo de Impacto
Tenacidad
Fragilidad
Ductilidad
30
Tenacidad
• Es la habilidad de un material para absorber energía
durante la deformación plástica, capacidad para
soportar esfuerzos ocasionales superiores al
esfuerzo de fluencia, sin que se produzca la fractura.
• Un material frágil: absorbe poca energía durante la
deformación plástica.
• Un material dúctil: absorbe mucha energía durante la
deformación plástica.
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Ensayo de ImpactoMaquina de Impacto
32
Ensayo de ImpactoProbeta
Probeta CharpyLongitud: 55 mmAncho: 10 mmEspesor: 10 mm
Muesca en VProfundidad: 2 mmAngulo: 45ºRadio de la Raiz: 0,25 mm
334010x7,510x10x55VSM
12015x1515x30x180VGB
306x46x6x44DVMK
4010x710x10x55DVMS
4010x710x10x55DVM
12030x1530x30x160Chp
10x810x10x130Izod
4010x810x10x55Chp-V
4010x810x10x55Mes
4010x510x10x55
KCU
ISO
KUF
Forma de
la probeta
Distancia
entre oyos
Superfície
de roturaDimensiones
Símbolo
más usual
34
Ensayo de Impacto
35
Ensayo de Impacto
36
Ensayo de Impacto
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Ensayo de Dureza
DurezaSe entiende por dureza la resistencia que presenta un cuerpo a la
penetración por otro. En una interpretación más específica, puede
entenderse por dureza la resistencia superficial de un cuerpo sometido a
un esfuerzo fuertemente localizado