Cayavilca 083096 propiedades fisicas y mecanicas

DISEÑO DE DISPOSITIVOS Y MATRICERIA

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CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECANICA

CURSO : DISEÑO DE DISPOSITIVOS Y MATRICERIA

DOCENTE : ING. SALAS MARIN MARCO ANTONIO

ALUMNO : CAYAVILCA CONDORI YOHON ABELARDO

PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE

LOS MATERIALES

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA,

MECÁNICA Y MINAS.


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CODIGO : 083096-B

CUSCO – PERÚ

2014

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

INTRODUCCIÓN

La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados

químicamente, formándolos minerales conocidos con el nombre de menas. Como

puede ser: la bauxita, la austenita, la pirita, la cementita o la sorbita. El cobre, la

plata y el oro son tan poco reactantes que, por lo general, se encuentran sin

combinar en el estado natural, por estas características se les llama mentales

nobles. Son densos, duros y tienen un elevado punto de fusión. Son todos sólidos,

excepto cuatro excepciones: el mercurio, el cesio, el galio y el francio, que se

encuentran en estado líquido.

Los metales son buenos conductores de calor. Cuando los metales están situados

en un foco caliente, sus electrones adquieren una gran energía cinética que

comunican, mediante colisiones, a los electrones más cercanos de ellos. La

capacidad de un metal para conducir la electricidad disminuye al aumentar la

temperatura, pues se aumentan las vibraciones de los átomos, tendiendo a romper

el flujo de electrones. Son buenos conductores de la electricidad, debido a que sus

electrones de valencia se mueven fácilmente cuando el metal se conecta a los

terminales de un generador de corriente. Tienen un gran poder reflector y escasa

absorción de la luz. Los electrones de los átomos se trasladan continuamente de

un átomo a otro, generando una densa nube electrónica. Por eso los metales

tienen brillo. Despiden un olor característico, no muy fuerte y que desaparece con

el pulido, o simplemente limpiando la superficie, pero que reaparece en cuanto se

humedece. En determinadas condiciones de temperatura suelen dar al agua un

sabor metálico característico. El color es también característico en los metales; no

es de gran importancia, a menos que sea para usos ornamentales. Por el color

pueden clasificarse en blancos: la plata, el platino, el aluminio, el estaño, el níquel;

blancos azulados: el plomo, el zinc, el estaño; grises: acero y fundición; amarillos:

el oro y las aleaciones, el cobre, etc.


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Los metales se pueden conformar en láminas muy delgadas, es decir, son

maleables; y en hilos, o sea que son dúctiles. Ambas propiedades se derivan de la

disposición, en capas, de los iones que forman la red. Pueden resistir tensiones

sin romperse, esto quiere decir que son tenaces. Las fuerzas de atracción que

existen entre los iones positivos y la nube de carga negativa son muy intensas y

mantienen la estructura firmemente unida. Presentan bajo poder de ionización. Su

peso específico es alto. Por lo general en su último nivel de energía tienen 1 a 3

electrones. Se oxidan al perder electrones. Al unirse con oxígeno forman óxidos y

si esto reacciona con agua forman hidróxidos.

En los metales podemos diferenciar las siguientes propiedades:

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

PROPIEDADES

DE LOS

METALES

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

PROPIEDADES FISICAS

QUÍMICAS

PROPIEDADES MECÁNICAS


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Las propiedades físicas de los metales son aquellas que logran cambiar la materia

sin alterar su composición; como ocurre cuando moldeas un trozo de plastilina,

sus átomos no se ven alterados de ninguna manera, pero exteriormente cambia su

forma.

Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de

uno a otro, en general las principales propiedades de los metales son: dureza o

resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura;

elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir

deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del

martillo; resistencia

a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas y ductilidad o

posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

Las propiedades químicas de los metales son aquellas propiedades que se hace

evidente durante una reacción química (que existe un cambio); es decir, cualquier

cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad química de

una sustancia.

Los átomos de los métales tienen 1, 2 o 3 electrones en su último nivel de energía.

Los elementos que forman los grupos IA, IIA, IIIA son metálicos, por lo tanto los

elementos del grupo IA tienen en su último nivel de energía un electrón, los del

grupo IIA tienen dos electrones y los del IIIA tienen tres electrones. Sus átomos

pueden perder los electrones de su último nivel de energía y, al quedar con más

cargas positivas forman iones positivos llamados cationes. Sus moléculas son

monoatómicas; es decir, sus moléculas están formadas por un solo átomo (Al, Cu,

Ca, Mg, Au).

Podemos distinguir las siguientes propiedades fisicoquímicas de los metales:

• Peso específico.

• Punto de fusión.

• Calor específico.

• Calor latente de fusión.

• Dilatación y contracción.

• Extensión.

• Impenetrabilidad.

• Divisibilidad.

• Inercia.

• Resistencia a la oxidación.

• Resistencia a la corrosión.

• Aleabilidad.

• Pesantez.

• Fluencia.


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• Magnetismo.

• Conductividad eléctrica.

• Conductividad térmica.

Peso específico

El peso específico de un metal se define como su peso por unidad de volumen.

Esta definición es considerada hoy día como obsoleta, siendo su denominación

correcta la densidad de peso. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo entre el

volumen que éste ocupa

γ = P/V

Punto de fusión

El punto de fusión de un metal es la temperatura a la cual un material pasa del

estado sólido al estado líquido (se funde). Esta transformación se produce por

absorción de calor. El punto de solidificación es la temperatura a la cual un líquido

pasa al estado sólido, durante la transformación hay cesión de calor. Casi siempre

coinciden los puntos de fusión y de solidificación.


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Calor específico

El calor específico de un metal es la cantidad de calor necesaria para aumentar la

temperatura de la unidad de masa de un cuerpo de 0 hasta 1°C. En general

depende de la temperatura inicial. Se expresa en calorías gramos y se representa

con la letra c minúscula, siendo muy elevado en los metales. Su valor es muy

importante ya que permite conocer la cantidad de calor necesaria para suministrar

a una masa de metal para elevar su temperatura hasta la transformación o fusión.

Calor latente de fusión

El calor latente de fusión es la cantidad de calor que absorbe la unidad de masa

de un metal al pasar del estado sólido al líquido. Se expresa en calorías gramo.

Cuanto más baja es la temperatura de fusión de un metal, menor es su calor

específico, menor su calor latente de fusión y más económico su empleo para la

fusión y el moldeado.

Dilatación y contracción La dilatación es un aumento de volumen que experimentan los cuerpos al elevar

su temperatura. Esta propiedad se suele expresar por el aumento unitario de

longitud que sufre el metal al elevarse en un grado su temperatura, llamado

coeficiente de dilatación lineal. La contracción es lo contrario de la dilatación.


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Extensión La extensión de un metal es la propiedad de ocupar un lugar en el espacio. Es una

propiedad medible para las porciones de materia (cuerpos). El nombre de la

medida puede ser: superficie, volumen y longitud.

Impenetrabilidad

La impenetrabilidad de un metal es la resistencia que opone un cuerpo a que otro

ocupe simultáneamente su lugar (ningún cuerpo puede ocupar al mismo tiempo el

lugar de otro). A las partes de un cuerpo no se le pueden asignar las mismas

coordenadas que a las partes de otro cuerpo en el espacio. Así mismo la

impenetrabilidad es la resistencia que opone un cuerpo a ser traspasado.

Divisibilidad

La divisibilidad de un metal es la propiedad que les permite de poder fraccionarse

en partículas más pequeñas.


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Inercia

La inercia de un metal es la propiedad que hace resistirse al cambio del

movimiento, es decir, es la resistencia al efecto de una fuerza que se ejerce sobre

ellos.

Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento

uniforme en línea recta si no hay una fuerza actuando sobre él.

Resistencia a la oxidación

La oxidación de un metal es la reacción electroquímica al entrar en contacto con

un oxidante como el oxígeno. La formación de un óxido de hierro debido a la

oxidación de los átomos de hierro en solución sólida es un ejemplo bien conocido

de la corrosión electroquímica, comúnmente conocido como oxidación. Este tipo

de daño típicamente produce óxido y/o sal del metal original.


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Resistencia a la corrosión

La corrosión de un metal es la desintegración de un material en sus átomos

constitutivos, debido a reacciones de productos químicas.

La corrosión puede también referirse a otros materiales distintos del hierro, tales

como la cerámica o polímeros, aunque en este contexto, el término degradación

es más común.

En otras palabras, la corrosión es el desgaste de los metales debido a una

reacción química, producida por agentes químicos.

Aleabilidad

La aleabilidad de un metal es la propiedad que tienen para formar aleaciones que

dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las

aleaciones un componente como mínimo tiene que ser un metal.


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Pesantez

La pesantez de un metal es la presión que ejercen los cuerpos sobre los que se

apoya o tensión sobre los que prende.

Fluencia

La fluencia de algunos metales es la propiedad de deformarse lenta y

espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas

(plomo, estaño). Esta deformación lenta, se denomina también creep.

Magnetismo

El magnetismo de un metal es la propiedad que tienen para ejercer fuerzas de

atracción o repulsión sobre otros metales. Los metales conocidos que han


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presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, el

hierro, el cobalto y sus aleaciones, que comúnmente se llaman imanes. Sin

embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la

presencia de un campo magnético. También se pueden producir electroimanes.

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica de un metal es la capacidad de un cuerpo para permitir

el paso de los electrones, los mismos que forman a su paso una corriente eléctrica

(es lo contrario de resistencia eléctrica). Según ésta condición, los materiales se

clasifican en: conductores, aislantes y semiconductores.

Los metales más conductores son: la plata, el cobre, el oro, el aluminio, el

tungsteno y el hierro. La unidad de medición utilizada comúnmente es el

Siemens/cm (S/cm), en millonésimas (10-6) de unidades, es decir,

microSiemens/cm (μS/cm), o en milésimas (10-3), es decir, miliSiemens/cm

(mS/cm).

Conductividad térmica

La conductividad térmica de un metal es la capacidad de una sustancia de

transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a

substancias con las que está en contacto. Es una propiedad física de los

materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En el Sistema

Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m). También


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se lo expresa en J/(s·°C·m). Es una magnitud intensiva y su magnitud inversa es

la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al

paso del calor.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Las propiedades mecánicas de los metales, son las características inherentes

(propias de cada metal), que permiten diferenciar un metal de otro. Desde el punto

de vista del comportamiento mecánico de los metales en ingeniería, también hay

que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un metal en los diferentes

procesos de mecanizados que pueda tener. Podemos distinguir las siguientes

propiedades mecánicas de los metales:

• Dureza.

Ductilidad.

• Tenacidad.

• Fragilidad.

• Acritud.

• Resistencia.

• Resiliencia.

• Fatiga.

• Elasticidad.

• Plasticidad.


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Dureza

La dureza es la propiedad que expresa el grado de deformación permanente que

sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada. Es decir, la

resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o penetrado por un cuerpo más

duro. Los ensayos más importantes para designar la dureza de los metales, son

los de penetración, en que se aplica un penetrador (de bola, cono o diamante)

sobre la superficie del metal, con una presión y un tiempo determinados, a fin de

dejar una huella que depende de de la dureza del metal, los métodos más

utilizados son los de Brinell, Rockwell, Vickers, etc.

Ductilidad

La ductilidad es la propiedad que tienen los metales y aleaciones, que bajo la

acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener

alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina

dúctiles. Los metales más dúctiles son el platino, oro y cobre. El cobre se utiliza

principalmente para fabricar cables eléctricos, porque a su buena ductilidad añade

el hecho de que sea muy buen conductor de la electricidad.

Tenacidad

La tenacidad de un metal es la resistencia que opone éste u otro material a ser

roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. El acero

es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones. La tenacidad

requiere la existencia de resistencia y plasticidad.


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Fragilidad La fragilidad es la propiedad de algunos metales de no poder experimentar

deformaciones plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen

bruscamente.

Acritud

La acritud es la propiedad de un metal para aumentar su dureza y su resistencia

por el efecto de las deformaciones.

Resistencia

La resistencia es la capacidad de algunos metales de soportar una carga externa

sin romperse. Se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción,

compresión, torsión o cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura para cada

uno de estos esfuerzos. Se expresa en kg/mm².


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Resiliencia

La resiliencia de un metal es una magnitud que cuantifica la cantidad de energía

por unidad de volumen, que almacena un material al deformarse elásticamente

debido a una tensión aplicada, antes de que comience la deformación irreversible.

Es decir, la capacidad de memoria de un material para recuperarse de una

deformación, producto de una presión externa.

Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo

Charpy.

Fatiga

La fatiga de un metal se refiere al fenómeno por el cual se produce una rotura de

éste, bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material)

se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura.

La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones

dinámicas y fluctuantes (motores, puentes, automóviles, aviones, etc.). Un ejemplo

de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con

facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sola flexión es

muy grande.


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Elasticidad

La elasticidad es la propiedad mecánica que tienen algunos metales para poder

sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de

fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se

eliminan.

Plasticidad

La plasticidad es la propiedad mecánica que tienen algunos metales para poder

deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido

a tensiones por encima de su rango elástico. Es decir, la capacidad de

deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.

MATERIALES

Los materiales de uso corriente en Ingeniería se pueden clasificar en dos grandes

grupos, a saber:

Aleaciones no ferrosas

Aleaciones ferrosas

Materiales Metálicos


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ALEACIONES FERROSAS

Las aleaciones ferrosas se pueden clasificar a su vez en:

Aceros y fundiciones de hierro (hierros colados).

Los aceros dependiendo de su contenido de carbono y de otros elementos de

aleación se clasifican en:

- Aceros simples

- Aceros aleados

- Aceros alta aleación

Los aceros simples se pueden definir así.- Aleación hierro con carbono con un

contenido de éste último en el rango de 0.02 hasta el 2% con pequeñas

cantidades de otros elementos que se consideran como impurezas tales como P,

S, Mn, Cu, Si, etc.

Los aceros simples se clasifican de acuerdo a su contenido de carbono en:

- Aceros de bajo carbono

- Aceros de medio carbono y

- Aceros de alto carbono


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Aceros de bajo carbono (0.02<%C<0.3)

- Son dúctiles

- Soldables

- No se pueden tratar térmicamente

- Poseen una resistencia mecánica moderada

- Maquinables

- Baratos

Aceros de medio carbono (0.3<%C<0.65)

- Son templables (Se pueden someter a temple y revenido)

- Poseen buena resistencia mecánica

- Ductilidad moderada

- Baratos

Aceros de alto carbono (%C>0.8)

- Son templables

- Duros y resistentes al desgaste

- Difíciles de soldar

- Poco tenaces

- Baratos

Entre las principales aplicaciones de los aceros simples se pueden mencionar a

las siguientes:

- Estructuras

- Elementos de máquinas (Ejes, resortes, engranes, etc)

- Tornillos

- Herramientas de mano

ACEROS ALEADOS

Los aceros aleados son aceros simples a los que se les agrega de manera

intencional ciertos elementos de aleación, entre los que se pueden mencionar a

los siguientes: cromo, molibdeno, níquel, tungsteno, vanadio, silicio, manganeso,

etc. Debiendo ser la suma de todos los elementos antes mencionados menor o

igual al 5 %. Los objetivos perseguidos son los siguientes:


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- Aumentar la resistencia mecánica

- Mejorar su templabilidad

- Aumentar su resistencia a la corrosión y a la oxidación

Para designar a los aceros simples y aleados se utiliza un sistema de

identificación de 4 dígitos desarrollado por A1SI (American Iron and Steel Institute)

y SAE (Society of Enginneers Automotive) y que en México fue adoptado por NOM

(Norma Oficial Mexicana). Póngase por ejemplo al acero NOM - 1045; el primer

digitó indica cual es el principal de aleación (carbono en este caso); el segundo

digitó, la modificación del acero original y los dos últimos dígitos cual es el

porcentaje de carbono en centésimas de punto, esto es, en el ejemplo el contenido

de carbono es de 0.45%.

En la Tabla 1.1.- se muestra cual es principal elemento de aleación dependiendo

de cuál es el valor del primer digito.

FAMILIA

PRINCIPAL ELEMENTO DE

ALEACION

1XXX CARBONO

2XXX NIQUEL

3XXX NIQUEL-CROMO

4XXX CROMO-MOLIBDENO

5XXX CROMO

6XXX CROMO-VANADIO

8XXX CROMO-NIQUEL-MOLIBDENO

9XXX CROMO-SILICIO

Los aceros de alta aleación se clasifican en dos grandes grupos, a saber:

- Aceros Inoxidables

- Aceros para herramientas


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LOS ACEROS INOXIDABLES

Son básicamente aleaciones Fe-Cr o Fe-Cr-Ni con un contenido de al menos 10 %

de cromo y el menor contenido posible de carbono y que poseen una buena

resistencia a la corrosión y a la oxidación conferida por una capa de óxido de

cromo que se forma sobre su superficie y que origina la pasivación de ésta.

Los aceros inoxidables se clasifican de acuerdo a la microestructura que se

obtener en ellos, tal y como se muestra enseguida:

- Aceros inoxidables martensíticos

- Aceros inoxidables ferriticos y

- Aceros inoxidables austeníticos

A continuación se mencionan las principales características de cada una de las

familias de aceros antes mencionadas:

Aceros Inoxidables Martensíticos

- Poseen un contenido de cromo entre el 12 y 14 %.

- El contenido de carbono no excede de 0.4 %.

- Son magnéticos

- Son tratables térmicamente (Temple y revenido).

- Poseen regular resistencia a la corrosión y a la oxidación.

- Son los más económicos dentro de los aceros inoxidables

- Según AISI-NOM se identifican mediante un 4 seguido de dos dígitos.

Aceros Inoxidables Ferríticos.

- Poseen un contenido de cromo entre el 15 y 25 %.

- El contenido de carbono no debe exceder de 0.1 %.

- Poseen buena resistencia a la corrosión y a la oxidación

- No son tratables térmicamente

- Endurecibles mediante trabajo en frío

- Son magnéticos.

- Según AISI- NOM se identifican mediante un 4 seguido de 2 digitos.

Aceros inoxidables Austeníticos

- Poseen entre el 15 y 25 % de cromo

- También contienen níquel en un rango de 7 al 15 %.


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- Y el contenido de carbono no debe exceder de 0.08 %

- Son no magnéticos

- No son tratables térmicamente

- Son endurecibles mediante trabajo en frío

- Son caros

- Se identifican mediante un 3 seguido de 2 dígitos, y los que contienen

manganeso mediante un 2 seguido de 2 dígitos.

Las principales aplicaciones de los aceros inoxidables son:

- Tuberías

- Recipientes de proceso

- Válvulas

- Cuchillería

- Resortes

- Artículos de ornato, etc.

LOS ACEROS PARA HERRAMIENTA

Son otro grupo importante de aceros y como su nombre lo indica se utilizan

fundamentalmente para la fabricación de herramientas que se utilizan para darle

forma a otros materiales. Los principales elementos de aleación de los aceros para

herramienta son: carbono, tungsteno, molibdeno, manganeso, vanadio, níquel,

cobalto etc.

Los aceros para herramienta deben mostrar las siguientes cualidades:

- Deben poseer una alta dureza y resistencia al desgaste.

- También deben mostrar una excelente templabilidad

- Deben sufrir una deformación mínima durante el tratamiento térmico.

- Deben retener su dureza a altas temperaturas (dureza al rojo)

Al término de la Segunda Guerra Mundial, en los Estados Unidos de

Norteamérica, AISI se encargó de clasificar e identificar los aceros para

herramienta tal y como se muestra a continuación:

Aceros para trabajo en frío.- Los cuales a su vez se dividen en:

- Aceros templables en agua y que se identifican con la letra W

- Aceros templables en aceite identificables con la letra O

- Los aceros templables al aire que se identifican con la letra A


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- Los aceros de alto cromo- alto carbono que se utilizan para la fabricación de

troqueles que se identifican con la letra D.

- Aceros resistentes al impacto. Identificables con la letra S.

- Aceros para trabajo en caliente que se identifican con la letra H

- Los aceros rápidos o aceros alta velocidad que pueden ser al tungsteno y

al molibdeno, identificándose los primeros con la letra W y los segundos con la

letra M

- Los aceros para moldes que se identifican con la letra P

- Los aceros de propósito general que se identifican con las letras L y F.

FUNDICIONES DE HIERRO

Son aleaciones de hierro y carbono con un contenido de este último en el rango de

2 hasta 6.7 % con cantidades adicionales de silicio o manganeso. Su principal

diferencia con los aceros es que no se les puede dar forma mediante deformación

plástica ni en frío ni en caliente.

Sus principales características son las siguientes:

- Buena resistencia a la compresión, pero no a a la tensión

- Son maquinables

- Absorben vibraciones

- Buena resistencia bajo cargas variables

- Son baratos

Los hierros fundidos se clasifican en función de la forma en que se encuentra en

carbono tal y como se menciona a continuación:

- Hierros fundidos blancos. El carbono se encuentra en forma de carburo de hierro

- Hierros fundidos grises.- El carbono de encuentra en forma de hojuelas de grafito

- Hierros fundidos nodulares o dúctiles.- El carbono se encuentra en forma de

nódulos de grafito.

- Hierros fundidos maleables.- Donde el carbono se encuentra en forma de rosetas

de grafito.


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Los más resistentes son los hierros nodulares pero al mismo tiempo son los más

caros ya que se precisa de un mayor control en su composición química. Los más

usados son los hierros fundidos grises.

Las principales aplicaciones de los hierros fundidos son:

- Carcasas para bombas y transmisiones

- Bases y marcos para máquinas herramientas

- Engranes

- Flechas

- Partes automotrices, etc.

ALEACIONES NO FERROSAS.

El material no ferroso más usado en la actualidad es el aluminio y las aleaciones

que forma con los siguientes elementos: Cu, Mg, Ni, Si, Zn, Li, etc. Mostrando las

siguientes características:

- Buena resistencia a la corrosión debida a la formación de una capa protectora

- Ligero con una densidad de 2.7 g/cm3

- Fácil de reciclar (principalmente el aluminio puro).

- Buena relación resistencia/peso

Sus principales aplicaciones son:

- Conductores eléctricos

- Componentes para avión

- Envases para alimentos

- Cancelería

- Diversos componentes automotrices

EL COBRE es otro importante metal de uso corriente en ingeniería, sus

principales elementos de aleación son:

- Estaño, para constituir al bronce

- Zinc, formando el latón


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- Níquel constituyendo los cuproníqueles

Sus principales características son:

- Es buen conductor eléctrico

- Posee buena resistencia a la corrosión

- Es dúctil y fácil de soldar

- Posee una resistencia mecánica moderada.


- Conductores eléctricos

- Resortes

- Tubería

- Artesanías

- Engranes

- Cerraduras

Otro metal con cada día mayor número de aplicaciones es el zinc, el cual es muy

abundante en nuestro país; sus principales elementos de aleación son: aluminio,

magnesio y el cobre. Sus principales características son:

- Buena resistencia a la corrosión

- Económico

- Funde a bajas temperaturas aleado con otros elementos

Se utiliza principalmente en forma de recubrimiento y como parte importante de

dos aleaciones comerciales de gran importancia que son el Zamak y el Zinalco, el

cual es producto de la investigación de académicos de la UNAM.

MATERIALES NO METÁLICOS.

Los materiales no metálicos están constituidos principalmente por los siguientes

grupos de materiales.

- Plásticos

- Cerámicos y

- Materiales compuestos.

Los materiales plásticos


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Los plásticos se dividen para su estudio en tres grandes grupos, a saber:

- Termoplásticos

- termofijos

- Elastomeros

Los primeros son aquellos que se pueden ablandar por medio de calor para darles

forma muchas veces, esto significa que son fáciles de reciclar.

Los plásticos termofijos no se pueden ablandar por medio calor, ya que si se

aumenta mucho su temperatura sólo se conseguiría quemarlos y los elástomeros

son aquellos que pueden experimentar una gran cantidad de deformación elástica

a temperatura ambiente.

De los plásticos se aprovechan las siguientes características:

- Son ligeros

- Baratos

- No se corroen

- Se les puede dar forma fácilmente

- Buenos aislantes térmicos y eléctricos

- Son relativamente fáciles de reciclar

Sin embargo muestran los siguientes inconvenientes:

- Sólo pueden trabajar a temperaturas relativamente bajas (no más de 120 ºC)

- Sus propiedades mecánicas son un tanto reducidas

- Se degradan

- Su reciclaje todavía es un tanto limitado.


- Fibras textiles

- Envases y envolturas

- Partes para automóvil

- Engranes y carcasas

- Objetos diversos

Los plásticos más usados hoy día son:


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- El polietileno, el poliestireno, el cloruro de polivinil (PVC), el teraftalato de

polietileno (PET), el polipropileno, etc. Todos ellos son plásticos reciclables.

Dentro de los termofijos los más usados son: los epóxicos, los silicones,

poliesteres no saturados, poliuretano, fenólicos, etc. Todos ellos son muy dificíles

de ser reciclables pero afortunadamente la suma de ellos sólo alcanza un 20 % del

total consumido.

LOS MATERIALES CERÁMICOS

Son los primeros materiales que tuvo a su alcancé el hombre primitivo y que aún

hoy siguen teniendo una gran cantidad de aplicaciones, por ejemplo, el barro, la

porcelana, etc. Sin embargo en los últimos años han cobrado gran auge los

llamados cerámicos de ingeniería, entre los que se pueden mencionar a los

siguientes:

- Óxidos (óxido de aluminio, óxido de magnesio,etc.)

- Carburos (Carburo de tungsteno, carburo de silicio, carburo de titanio,etc)

- Nitruros como puede ser en nitruro cúbico de silicio.

Estos materiales de alta tecnología muestran las características siguientes:

- Poseen una alta dureza

- Resistentes a temperaturas elevadas

- Aislantes térmicos y eléctricos

- Son resistentes a la corrosión

Sin embargo, son frágiles, son poco resistentes al choque térmico y son todavía

muy caros.

Estos materiales encuentran actualmente las siguientes aplicaciones:

- Herramientas de corte

- Recubrimientos

- Válvulas e impulsores para bombas

- Ladrillos refractarios

- Componentes automotrices.

MATERIALES COMPUESTOS

En términos generales, un material compuesto es aquel que está hecho de dos o

más elementos que le otorgan ciertas propiedades en combinación que no son

posibles en ninguno separadamente. Los más importantes son los que se refieren

a fibras resistentes de varios tipos, encapsuladas en plástico.


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Estos, se clasifican en varias categorías según el tipo de fibras utilizadas en su

fabricación tal y como se muestra a continuación:

a) Plásticos reforzados con fibras de carbono (CFPR)

b) Plásticos reforzados con fibras Aramid (AFRP)

c) Plásticos reforzados con fibras de vidrio.

En los plásticos reforzados con fibras, éstas proporcionan la resistencia mecánica

necesaria, y el material plástico o matriz proporciona la forma del componente. Las

propiedades del material dependen del tipo de plástico y de fibra utilizados en su

fabricación. Cuando las resinas utilizadas en los FRP son curadas y endurecidas

forman una pieza de plástico, que por sí sola es débil y frágil.

Por otra parte, las fibras utilizadas, son fabricadas de materiales frágiles y

quebradizos como el vidrio ¿cómo es posible que un material frágil combinado con

otro igual puedan crear un material tenaz?

El material con que están fabricadas las fibras se produce en forma de filamentos

muy finos, y las cuarteaduras y fracturas en el material compuesto dejan de ser un

problema mayor debido a las razones siguientes:

- El diámetro de los filamentos de fibra es tan pequeño, que cuando son sometidas

a carga, simplemente se doblan y se apartan de la dirección de la carga, en lugar

de soportarla y como

Consecuencia fracturarse.

- Existe una carga mínima que el material con el que están fabricadas las fibras

puede tolerar sin que su resistencia de vea afectada. Influyendo de manera

determinante el diámetro de la fibra en la resistencia mecánica de ella.

Las principales aplicaciones de los materiales compuestos son las siguientes:

- Paneles de carrocerías para automóviles

- Artículos diversos

- Componentes para avión, etc.


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A continuación tablas de propiedades mecánicas :

Tabla Propiedades mecánicas aproximadas de algunos aceros al carbono.


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Tabla Propiedades mecánicas aproximadas de algunos aceros aleados


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Tabla Propiedades mecánicas aproximadas de algunas fundiciones ferrosas

Tabla de Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio forjadas

y fundidas.


31

Tabla Propiedades mecánicas aproximadas de algunas aleaciones de cobre


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Tabla Propiedades mecánicas y físicas de algunos plásticos de ingeniería

CONCLUCIONES todos los materiales con sus caractristicas propias son definidas para cada producto según su utilidad donde prima las propiedades fisicas y mecanicas del material . las propiedades definen las aplicaciones en diversas areas del diseño y mantenimiento y fabricacion de los equipos de ingenieria.

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Cayavilca 083096 propiedades fisicas y mecanicas