Clase07 Mt1113 Abrljul09 Rev b

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MT-1113 Materiales Continuación Tema 3. Estructura de los materiales y sus propiedades Determinación de las propiedades mecánicas de los materiales Jueves 7 de Mayo Enero – Marzo 2009 Prof. Pedro Delvasto Departamento de Ciencia de los Materiales Universidad Simón Bolívar

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  • MT-1113

    Materiales

    ContinuacinTema 3. Estructura de los materiales y sus propiedades

    Determinacin de las propiedades mecnicasde los materiales

    Jueves 7 de Mayo

    Enero Marzo 2009Prof. Pedro Delvasto

    Departamento de Ciencia de los Materiales Universidad Simn Bolvar

  • El ensayo de tensin uniaxial

  • El ensayo de tensin uniaxial: Curva de carga vs elongacin

  • Diversos tipos de curvas carga vs. Elongacin en metales

  • El ensayo de tensin uniaxial: Definiciones

  • El ensayo de tensin uniaxial: Definiciones

  • El ensayo de tensin uniaxial: Definiciones

  • Esfuerzo-deformacin: Curva Real

  • Esfuerzo-deformacin: Curva Real

  • Ecuacin de HollomonEsfuerzo-deformacin: Curva Real

  • Esfuerzo-deformacin: Curva Real

  • Ensayo uniaxial en cermicas

  • Ensayo uniaxial en materiales elastomricos

  • Ensayos de Impacto: Charpy, IzodFractura de Materiales

  • Energa de Impacto = Energa absorbida = Masa del pndulo * g * (h1 - h0)dnde g es la aceleracin de la gravedad

    Fractura de Materiales Ensayos de Impacto: Charpy

    Energa de Impacto:

  • Fractura de Materiales Ensayos de Impacto: Charpy

    La energa de impacto, determinada por medio del ensayo Charpy, es anloga a la tenacidad que se determina mediante el ensayo de traccin, sin embargo, los datos de impacto son sensibles a las condiciones de prueba (P. Ej. La Temperatura, la geometra de la entalla y la velocidad del impacto y la geometra de la entalla)

    Energa de Impacto:

    Entallas muy puntiagudas Menores energas de impacto porque se concentran los esfuerzos.

    Temperatura La energa de impacto va a depender de la estructura cristalina del material.

  • Fractura de Materiales Ensayos de Impacto: Charpy

    Cristales FCC: Suelen tener modos de fractura dctil. (Cu, Al)

    Cristales HCP: Suelen tener modos de fractura frgil (Zn, Ti)

    Cristales BCC: Muestran transiciones de dctil a frgil en funcin de la temperatura. Son dctiles a altas temperaturas y frgiles a bajas temperaturas. Por debajo de las temperaturas de transicin, el material es susceptible a fallas catastrficas (Hierro y acero)

    Energa de Impacto vs. Estructura Cristalina:

  • Transicin dctil frgil en materiales

    Fractura de Materiales

  • Transicin dctil frgil en materiales

    Fractura de Materiales

  • RECORDANDO

  • Falla catastrfica en un buque de la segunda guerra mundial, por exposicin de un acero a las bajas temperaturas ocenicas. Los ensayos de tensin a T ambiente daban cuenta de que el acero empleado era dctil, pero el exceso de impurezas increment su temperatura de transicin dctil frgil.

  • Fractura Dctil de un acero Fractura Frgil de un acero

    Transicin dctil frgil en materiales

    Fractura de Materiales

  • Ensayo de Dureza

    La dureza se define como la capacidad de los materiales para resistir rayaduras,cortes, abrasin y dems daos en su superficie. Todos los materiales tienencierto nivel de dureza. Por ejemplo, un pedazo de madera tiene una dureza menorque un pedazo de metal, por lo tanto la madera se puede rayar o romperfcilmente mientras que el metal resiste ms.

    Esta resistencia a la penetracin es la funcin de las propiedades mecnicasdel material, sobre todo de su lmite elstico y, en menor grado, de su tendenciaal endurecimiento de trabajo, y del mdulo de elasticidad. Si se tiene unmaterial de composicin dada, y se conoce su historial, se puede relacionar ellmite elstico (para fines prcticos, el esfuerzo de cedencia) con laresistencia a la tensin, la ductilidad y la tenacidad. Por tanto, las pruebasde dureza pueden proporcionar datos de los que se pueden derivarmuchas propiedades mecnicas importantes. Y, puesto que las pruebas dedureza se pueden llevar a cabo fcil y rpidamente, se usan ampliamente yse emplean para controlar procesos, as como para inspeccionar ydeterminar la acep-tacin de materiales y componentes.

  • Ensayo de Dureza:

    Dureza Rockwell

  • Relacin entre dureza y resistencia mxima

  • Una Relacin aproximada entre la dureza (Escala Brinell HB) y la resistencia tensil mxima (Su TS) del acero viene dada por:

    Donde HB es la dureza Brinell del Material determinada con un identador estndar y una carga de 3000 kgf.

    Relacin entre dureza y resistencia mxima

  • Relacin entre dureza y resistencia mxima

  • MT-1113

    Materiales

    ContinuacinTema 4. Microestructura de los materiales y su relacin

    con las propiedades

    Formacin de materiales policristalinos: solidificacin. Granos y bordes de granos.

  • Formacin microestructural en metales

    Desarrollo microestructural en lingotes metlicos

  • Formacin microestructural en metales

    Desarrollo microestructural en lingotes metlicos

    EsquemaLingote real de aluminio

    (Macroestructura)

    20 c

    m

  • Monocristal ideal Material policristalino con incluyendo defectos

    Materiales monocristalinos Vs. materiales policristalinos

  • Microestructura:

    Ordenamiento que exhibe un material a escala microscpica.

    Es visible mediante el uso de microscopios

    Microestructura de los Materiales

    Regiones Blancas (Ferrita) Regiones Negras (Perlita)

    Aspecto de la Perlita a

    1000 aumentos (1000 X)

    Acero con 0,2 % C a 200 aumentos (200X)

  • Microestructura:

    La observacin microestructural se basa en la identificacin de regiones especficas en el material que llamamos Fases

    y sus correspondientes lmites o bordes de separacin

    Microestructura de los Materiales

    Microestructura del cobre puro sin deformar

    Microestructura del cobre puro deformado durante el conformado

    en fro (Laminacin)

  • Microestructura:

    Ordenamiento que exhibe un material a escala microscpica.

    Es visible mediante el uso de microscopios

    Microestructura de los Materiales

    Microestructura de la almina (Al2O3) . 5000X

    Microestructura de un polmero termoplstico mostrando

    esferulitas.

    300 m

  • Microestructura:

    La observacin microestructural se basa en la identificacin de regiones especficas en el material que llamamos Fases

    y sus correspondientes lmites o bordes de separacin

    Microestructura de los Materiales

    Aleacin Al-Si 400X

    Fase blanca rica en aluminio.

    Fase oscura rica constituida por una mezcla de Al y Si

  • Microestructura de los Materiales

    Preparacin de la muestra para observar la microestructura

    Desbaste (lijado) de la superficie hasta lograr un plano

    Pulido de la superficie con polvos o pastas abrasivas (Al2O3 Diamante)

    Revelado de la microestructura (opcional) mediante la adicin de reactivos agresivos (cidos, lcalis) o cambios de temperatura que atacan la superficie y dejan ver la estructura de grano.

    Observacin al microscopio y fotografiado de la microestructura (obtencin de fotomicrografas)

  • Microestructura de los Materiales

    Arreglo tridimensional de un material policristalino (estructura de granos)

    Vista bidimensional luego del corte y la preparacin

    metalogrfica de la muestra

    Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54


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