Los materiales clasificacion y propiedades
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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA ÁREA DE TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN MATERIA CS. DE LOS MATERIALES PROF. ING. FRANCISCO J. HERNANDEZ TEMA N O 01 LOS MATERIALES CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES 1.1 MATERIALES: En ciencia o ingeniería, un material es una sustancia (elemento o, más comúnmente, compuesto químico) con alguna propiedad útil, sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética. 1.2 DEFINICIÓN DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES: Se dedica principalmente a la búsqueda de conocimientos básicos sobre la estructura interna, propiedades y procesado de los materiales. 1.3 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES: La mayoría de los materiales utilizados en ingeniería están divididos de la siguiente manera: materiales metálicos, materiales poliméricos (plásticos), materiales cerámicos, materiales compuestos, materiales semiconductores (electrónicos). 1.3.1 MATERIALES METÁLICOS: Son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o mas elementos metálicos (hierro, cobre, níquel, titanio y aluminio), pudiendo contener también algunos elementos no metálicos (carbono, nitrógeno y oxigeno). Los metales se dividen en dos clases: metales férreos: son aquellos que contienen un alto porcentaje de hierro. Los metales no férreos: son aquellos que carecen de hierro o solo contienen cantidades relativamente pequeñas. Entre los metales no férreos tenemos: Aluminio (Al), cobre (Cu), cinc (Zn), titanio (Ti), níquel (Ni). CARACTERÍSTICAS: • Buena conductividad térmica y eléctrica. • resistencia mecánica, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto (tenacidad). • Tipo de enlace interatómico: metálico conformando estructura cristalina específica de los metálicos.
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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA AacuteREA DE TECNOLOGIacuteA DEPARTAMENTO MECAacuteNICA Y TECNOLOGIacuteA DE LA PRODUCCIOacuteN MATERIA CS DE LOS MATERIALES
PROF ING FRANCISCO J HERNANDEZ
TEMA NO 01 LOS MATERIALES CLASIFICACIOacuteN Y PROPIEDADES
11 MATERIALES En ciencia o ingenieriacutea un material es una sustancia (elemento o maacutes
comuacutenmente compuesto quiacutemico) con alguna propiedad uacutetil sea mecaacutenica eleacutectrica
oacuteptica teacutermica o magneacutetica
12 DEFINICIOacuteN DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES Se dedica principalmente a la
buacutesqueda de conocimientos baacutesicos sobre la estructura interna propiedades y procesado
de los materiales
13 CLASIFICACIOacuteN DE LOS MATERIALES La mayoriacutea de los materiales utilizados en
ingenieriacutea estaacuten divididos de la siguiente manera materiales metaacutelicos materiales
polimeacutericos (plaacutesticos) materiales ceraacutemicos materiales compuestos materiales
semiconductores (electroacutenicos)
131 MATERIALES METAacuteLICOS Son sustancias inorgaacutenicas que estaacuten compuestas de uno
o mas elementos metaacutelicos (hierro cobre niacutequel titanio y aluminio) pudiendo
contener tambieacuten algunos elementos no metaacutelicos (carbono nitroacutegeno y oxigeno)
Los metales se dividen en dos clases metales feacuterreos son aquellos que contienen un alto
porcentaje de hierro Los metales no feacuterreos son aquellos que carecen de hierro o solo
contienen cantidades relativamente pequentildeas Entre los metales no feacuterreos tenemos Aluminio
(Al) cobre (Cu) cinc (Zn) titanio (Ti) niacutequel (Ni)
CARACTERIacuteSTICAS
bull Buena conductividad teacutermica y eleacutectrica
bull resistencia mecaacutenica alta rigidez ductilidad y resistencia al impacto (tenacidad)
bull Tipo de enlace interatoacutemico metaacutelico conformando estructura cristalina especiacutefica de
los metaacutelicos
132 MATERIALES CERAacuteMICOS son materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos constituidos por
elementos metaacutelicos y no metaacutelicos
CARACTERIacuteSTICAS
bull Son duros y fraacutegiles
bull baja tenacidad y ductilidad
bull se comportan como buenos aislantes eleacutectricos y teacutermicos debido a la ausencia de
electrones conductores
bull normalmente poseen temperatura de fusioacuten relativamente alta
bull Tipo de enlace interatoacutemico ioacutenico conformando estructura cristalina especiacutefica de los
ceraacutemicos
Los materiales ceraacutemicos utilizados en ingenieriacutea se dividen en dos grupos
Materiales ceraacutemicos tradicionales son compuestos baacutesicos tales como
arcilla siacutelice (Pedernal) SiO2 y feldespato Materiales fabricados tejas ladrillos
porcelana etc
Materiales ceraacutemicos de uso especiacutefico en ingenieriacutea estaacuten constituidos
tiacutepicamente por compuestos puros o casi puros Entre ellos tenemos Al2O3
Oxido de aluminio o Aluacutemina SiC Carburo de silicio Si3N4 Nitruro de silicio ZrO2
Circona
133 MATERIALES POLIacuteMEROS A menudo son llamados plaacutesticos se elaboran mediante
un proceso conocido como Polimerizacioacuten proceso mediante el cual se unen moleacuteculas
orgaacutenicas formando moleacuteculas gigantes es decir poliacutemeros Estaacuten Compuestos de
sustancias orgaacutenicas en base al C H O y otros elementos no metaacutelicos
134 CARACTERIacuteSTICAS
bull Baja resistencia
bull Baja temperatura de fusioacuten
bull Pobre conductividad eleacutectrica
bull Son relativamente econoacutemicos
bull Tipo de enlace interatoacutemico covalente conformando largas cadenas lineales o redes
con nula o media cristalinidad
bull Ejemplos Polietileno polieacutester nylon y muchos otros
135 MATERIALES COMPUESTOS Se obtienen al unir dos materiales para conseguir una
combinacioacuten de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales
Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales tales
como rigidez resistencia peso rendimiento a altas temperaturas resistencia a la
corrosioacuten dureza o conductividad
Se pueden componer normalmente
bull Poliacutemeros con ceraacutemicos
bull Metaacutelicos con ceraacutemicos en el que el primer material nombrado hace de matriz
Ejemplo La fibra de vidrio contiene fibra de vidrio incrustada en un poliacutemero la madera
contraenchapada Otro ejemplo es hormigoacuten armado es un ejemplo universal de material
compuesto la matriz el hormigoacuten es reforzada por el refuerzo la varilla metaacutelica para
conseguir mejores resistencias a la traccioacuten
MATERIALES SEMICONDUCTORES O ELECTRONICOS Un semiconductor es una
sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del
ambiente en el que se encuentre Los elementos quiacutemicos semiconductores de la tabla
perioacutedica se indican en la tabla siguiente
Elemento Grupo Electrones enla uacuteltima capa
Cd II A 2 e-
Al Ga B In III A 3 e-
Si Ge IV A 4 e-
P As Sb V A 5 e-
Se Te (S) VI A 6 e-
Son Compuestos de sustancias inorgaacutenicas en base al silicio y germanios
bull Tipo de enlace interatoacutemico covalente conformando estructura cristalina del tipo
metaacutelico
bull Tienen propiedades de semiconductividad o conductividad condicionada
LtTAtQ ∆timestimestimes= λ
Ejemplos Diodos chips transistores computadoras calculadoras microprocesador
14 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Son aquellas propiedades que describen
caracteriacutesticas o comportamiento eleacutectrico teacutermico quiacutemico y mecaacutenico
141 PROPIEDADES TEacuteRMICAS Son las propiedades que demuestra un material cuando
es sometido a la accioacuten del calor y entre ellas tenemos la expansioacuten teacutermica la
conductividad teacutermica y el calor especiacutefico
1411 EXPANSIOacuteN TEacuteRMICA Aumento de tamantildeo que ocurre en un material cuando este
es calentado Los metales y las ceraacutemicas con alto punto de fusioacuten tienen una
expansioacuten teacutermica baja mientras que los metales con bajo punto de fusioacuten y los
poliacutemeros tienen una expansioacuten teacutermica alta
1412 CONDUCTIVIDAD TEacuteRMICA Medida de la velocidad a la cual se transfiere calor a
traveacutes de un material Es mayor en metales que en ceraacutemicos o poliacutemeros La
conductividad teacutermica esta determinada por la cantidad de calor que fluye a traveacutes de
un cuerpo de una zona mas caliente a la menos caliente
Donde Q= conductividad teacutermica λ= coeficiente de conductividad teacutermica en
KCalmthroC At= aacuterea transversal en mt2 T= tiempo en hr ∆t= diferencia de
temperatura en degC
1413 CALOR ESPECIFICO Es la energiacutea requerida para elevar en un grado la temperatura
de un gramo de material
Ejemplo calor especifico de un metal Cu 0092 calg K para un ceraacutemico Al2O3 020 calg K
142 PROPIEDADES ELEacuteCTRICAS Son las que demuestra un material cuando es
sometido a un campo eleacutectrico entre ellas tenemos conductividad eleacutectrica la
resistividad eleacutectrica y la superconductividad
1421 CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA es la facilidad con que un cuerpo deja pasar la
corriente eleacutectrica a traveacutes de su masa tambieacuten puede definirse como la capacidad que
tiene un conductor para transportar carga eleacutectrica (corriente) Es mayor en metales
que en ceraacutemicos o poliacutemeros (con excepcioacuten de algunos casos)
LAR times=ρ
IVR =
C1=ρ
1422 RESISTIVIDAD ELEacuteCTRICA Es la magnitud caracteriacutestica que mide la capacidad de
un material para oponerse al flujo de una corriente eleacutectrica tambieacuten recibe el nombre
de resistencia especiacutefica Esta propiedad es constante para un material y una
temperatura dada Las unidades tiacutepicas de la resistividad se expresan en Ω- cm oacute μΩ-
cm
ρ= Resistividad eleacutectrica R= resistencia A= aacuterea transversal L= longitud
Seguacuten la ley de Ohm
V= voltaje I= Intensidad
C= conductividad
1423 SUPERCONDUCTIVIDAD Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo
de corriente a traveacutes de eacutel sin oponer resistencia ocurre a temperaturas muy bajas
Ej tungsteno estantildeo aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 degC)
143 PROPIEDADES QUIacuteMICAS Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias
que se observan cuando reaccionan es decir cuando se rompen yo se forman enlaces
quiacutemicos entre los aacutetomos formaacutendose con la misma materia sustancias nuevas
distintas de las originales Las propiedades quiacutemicas se manifiestan en los procesos
quiacutemicos (reacciones quiacutemicas Se refiere al comportamiento de un material con otro
existiendo algunos materiales que reaccionan faacutecilmente con otros mientras que otros
materiales no reacciona entre siacute en condiciones ordinarias Ejemplo El aluminio
reacciona con el oxigeno para formar oxido de aluminio
4 Al + 3O2rarr 2Al2O3 mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio
Ejemplos de propiedades quiacutemicas
bull Corrosividad de aacutecidos
bull Poder caloriacutefico o energiacutea caloacuterica
bull Acidez
bull Reactividad
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Son las que exhibe un material cuando es sometido a la accioacuten
de un carga muchas propiedades mecaacutenicas pueden obtenerse a traveacutes de una prueba de
tensioacuten
ENSAYO DE TENSIOacuteN Es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estaacutetica
o gradualmente aplicada El ensayo de tensioacuten describe la resistencia de un material a un
esfuerzo aplicado lentamente hasta su fractura luego se grafica la curva esfuerzo ndash
deformacioacuten
Maquina para ensayo de Tensioacuten
ESFUERZO Es la carga o fuerza aplicada dividida entre el aacuterea de la seccioacuten transversal
original del material
AF=σ
Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presioacuten fuerza dividida por aacuterea se utilizan con frecuencia MPa psi Kpsi Kgmm2 Kgcm2
DEFORMACIOacuteN Cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo
de tensioacuten
o
o
lll minus=ε
LIMITE DE PROPORCIONALIDAD Es el esfuerzo mas alto para el cual la relacioacuten esfuerzo-
deformacioacuten es lineal Punto A de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
132 MATERIALES CERAacuteMICOS son materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos constituidos por
elementos metaacutelicos y no metaacutelicos
CARACTERIacuteSTICAS
bull Son duros y fraacutegiles
bull baja tenacidad y ductilidad
bull se comportan como buenos aislantes eleacutectricos y teacutermicos debido a la ausencia de
electrones conductores
bull normalmente poseen temperatura de fusioacuten relativamente alta
bull Tipo de enlace interatoacutemico ioacutenico conformando estructura cristalina especiacutefica de los
ceraacutemicos
Los materiales ceraacutemicos utilizados en ingenieriacutea se dividen en dos grupos
Materiales ceraacutemicos tradicionales son compuestos baacutesicos tales como
arcilla siacutelice (Pedernal) SiO2 y feldespato Materiales fabricados tejas ladrillos
porcelana etc
Materiales ceraacutemicos de uso especiacutefico en ingenieriacutea estaacuten constituidos
tiacutepicamente por compuestos puros o casi puros Entre ellos tenemos Al2O3
Oxido de aluminio o Aluacutemina SiC Carburo de silicio Si3N4 Nitruro de silicio ZrO2
Circona
133 MATERIALES POLIacuteMEROS A menudo son llamados plaacutesticos se elaboran mediante
un proceso conocido como Polimerizacioacuten proceso mediante el cual se unen moleacuteculas
orgaacutenicas formando moleacuteculas gigantes es decir poliacutemeros Estaacuten Compuestos de
sustancias orgaacutenicas en base al C H O y otros elementos no metaacutelicos
134 CARACTERIacuteSTICAS
bull Baja resistencia
bull Baja temperatura de fusioacuten
bull Pobre conductividad eleacutectrica
bull Son relativamente econoacutemicos
bull Tipo de enlace interatoacutemico covalente conformando largas cadenas lineales o redes
con nula o media cristalinidad
bull Ejemplos Polietileno polieacutester nylon y muchos otros
135 MATERIALES COMPUESTOS Se obtienen al unir dos materiales para conseguir una
combinacioacuten de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales
Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales tales
como rigidez resistencia peso rendimiento a altas temperaturas resistencia a la
corrosioacuten dureza o conductividad
Se pueden componer normalmente
bull Poliacutemeros con ceraacutemicos
bull Metaacutelicos con ceraacutemicos en el que el primer material nombrado hace de matriz
Ejemplo La fibra de vidrio contiene fibra de vidrio incrustada en un poliacutemero la madera
contraenchapada Otro ejemplo es hormigoacuten armado es un ejemplo universal de material
compuesto la matriz el hormigoacuten es reforzada por el refuerzo la varilla metaacutelica para
conseguir mejores resistencias a la traccioacuten
MATERIALES SEMICONDUCTORES O ELECTRONICOS Un semiconductor es una
sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del
ambiente en el que se encuentre Los elementos quiacutemicos semiconductores de la tabla
perioacutedica se indican en la tabla siguiente
Elemento Grupo Electrones enla uacuteltima capa
Cd II A 2 e-
Al Ga B In III A 3 e-
Si Ge IV A 4 e-
P As Sb V A 5 e-
Se Te (S) VI A 6 e-
Son Compuestos de sustancias inorgaacutenicas en base al silicio y germanios
bull Tipo de enlace interatoacutemico covalente conformando estructura cristalina del tipo
metaacutelico
bull Tienen propiedades de semiconductividad o conductividad condicionada
LtTAtQ ∆timestimestimes= λ
Ejemplos Diodos chips transistores computadoras calculadoras microprocesador
14 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Son aquellas propiedades que describen
caracteriacutesticas o comportamiento eleacutectrico teacutermico quiacutemico y mecaacutenico
141 PROPIEDADES TEacuteRMICAS Son las propiedades que demuestra un material cuando
es sometido a la accioacuten del calor y entre ellas tenemos la expansioacuten teacutermica la
conductividad teacutermica y el calor especiacutefico
1411 EXPANSIOacuteN TEacuteRMICA Aumento de tamantildeo que ocurre en un material cuando este
es calentado Los metales y las ceraacutemicas con alto punto de fusioacuten tienen una
expansioacuten teacutermica baja mientras que los metales con bajo punto de fusioacuten y los
poliacutemeros tienen una expansioacuten teacutermica alta
1412 CONDUCTIVIDAD TEacuteRMICA Medida de la velocidad a la cual se transfiere calor a
traveacutes de un material Es mayor en metales que en ceraacutemicos o poliacutemeros La
conductividad teacutermica esta determinada por la cantidad de calor que fluye a traveacutes de
un cuerpo de una zona mas caliente a la menos caliente
Donde Q= conductividad teacutermica λ= coeficiente de conductividad teacutermica en
KCalmthroC At= aacuterea transversal en mt2 T= tiempo en hr ∆t= diferencia de
temperatura en degC
1413 CALOR ESPECIFICO Es la energiacutea requerida para elevar en un grado la temperatura
de un gramo de material
Ejemplo calor especifico de un metal Cu 0092 calg K para un ceraacutemico Al2O3 020 calg K
142 PROPIEDADES ELEacuteCTRICAS Son las que demuestra un material cuando es
sometido a un campo eleacutectrico entre ellas tenemos conductividad eleacutectrica la
resistividad eleacutectrica y la superconductividad
1421 CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA es la facilidad con que un cuerpo deja pasar la
corriente eleacutectrica a traveacutes de su masa tambieacuten puede definirse como la capacidad que
tiene un conductor para transportar carga eleacutectrica (corriente) Es mayor en metales
que en ceraacutemicos o poliacutemeros (con excepcioacuten de algunos casos)
LAR times=ρ
IVR =
C1=ρ
1422 RESISTIVIDAD ELEacuteCTRICA Es la magnitud caracteriacutestica que mide la capacidad de
un material para oponerse al flujo de una corriente eleacutectrica tambieacuten recibe el nombre
de resistencia especiacutefica Esta propiedad es constante para un material y una
temperatura dada Las unidades tiacutepicas de la resistividad se expresan en Ω- cm oacute μΩ-
cm
ρ= Resistividad eleacutectrica R= resistencia A= aacuterea transversal L= longitud
Seguacuten la ley de Ohm
V= voltaje I= Intensidad
C= conductividad
1423 SUPERCONDUCTIVIDAD Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo
de corriente a traveacutes de eacutel sin oponer resistencia ocurre a temperaturas muy bajas
Ej tungsteno estantildeo aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 degC)
143 PROPIEDADES QUIacuteMICAS Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias
que se observan cuando reaccionan es decir cuando se rompen yo se forman enlaces
quiacutemicos entre los aacutetomos formaacutendose con la misma materia sustancias nuevas
distintas de las originales Las propiedades quiacutemicas se manifiestan en los procesos
quiacutemicos (reacciones quiacutemicas Se refiere al comportamiento de un material con otro
existiendo algunos materiales que reaccionan faacutecilmente con otros mientras que otros
materiales no reacciona entre siacute en condiciones ordinarias Ejemplo El aluminio
reacciona con el oxigeno para formar oxido de aluminio
4 Al + 3O2rarr 2Al2O3 mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio
Ejemplos de propiedades quiacutemicas
bull Corrosividad de aacutecidos
bull Poder caloriacutefico o energiacutea caloacuterica
bull Acidez
bull Reactividad
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Son las que exhibe un material cuando es sometido a la accioacuten
de un carga muchas propiedades mecaacutenicas pueden obtenerse a traveacutes de una prueba de
tensioacuten
ENSAYO DE TENSIOacuteN Es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estaacutetica
o gradualmente aplicada El ensayo de tensioacuten describe la resistencia de un material a un
esfuerzo aplicado lentamente hasta su fractura luego se grafica la curva esfuerzo ndash
deformacioacuten
Maquina para ensayo de Tensioacuten
ESFUERZO Es la carga o fuerza aplicada dividida entre el aacuterea de la seccioacuten transversal
original del material
AF=σ
Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presioacuten fuerza dividida por aacuterea se utilizan con frecuencia MPa psi Kpsi Kgmm2 Kgcm2
DEFORMACIOacuteN Cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo
de tensioacuten
o
o
lll minus=ε
LIMITE DE PROPORCIONALIDAD Es el esfuerzo mas alto para el cual la relacioacuten esfuerzo-
deformacioacuten es lineal Punto A de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
135 MATERIALES COMPUESTOS Se obtienen al unir dos materiales para conseguir una
combinacioacuten de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales
Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales tales
como rigidez resistencia peso rendimiento a altas temperaturas resistencia a la
corrosioacuten dureza o conductividad
Se pueden componer normalmente
bull Poliacutemeros con ceraacutemicos
bull Metaacutelicos con ceraacutemicos en el que el primer material nombrado hace de matriz
Ejemplo La fibra de vidrio contiene fibra de vidrio incrustada en un poliacutemero la madera
contraenchapada Otro ejemplo es hormigoacuten armado es un ejemplo universal de material
compuesto la matriz el hormigoacuten es reforzada por el refuerzo la varilla metaacutelica para
conseguir mejores resistencias a la traccioacuten
MATERIALES SEMICONDUCTORES O ELECTRONICOS Un semiconductor es una
sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del
ambiente en el que se encuentre Los elementos quiacutemicos semiconductores de la tabla
perioacutedica se indican en la tabla siguiente
Elemento Grupo Electrones enla uacuteltima capa
Cd II A 2 e-
Al Ga B In III A 3 e-
Si Ge IV A 4 e-
P As Sb V A 5 e-
Se Te (S) VI A 6 e-
Son Compuestos de sustancias inorgaacutenicas en base al silicio y germanios
bull Tipo de enlace interatoacutemico covalente conformando estructura cristalina del tipo
metaacutelico
bull Tienen propiedades de semiconductividad o conductividad condicionada
LtTAtQ ∆timestimestimes= λ
Ejemplos Diodos chips transistores computadoras calculadoras microprocesador
14 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Son aquellas propiedades que describen
caracteriacutesticas o comportamiento eleacutectrico teacutermico quiacutemico y mecaacutenico
141 PROPIEDADES TEacuteRMICAS Son las propiedades que demuestra un material cuando
es sometido a la accioacuten del calor y entre ellas tenemos la expansioacuten teacutermica la
conductividad teacutermica y el calor especiacutefico
1411 EXPANSIOacuteN TEacuteRMICA Aumento de tamantildeo que ocurre en un material cuando este
es calentado Los metales y las ceraacutemicas con alto punto de fusioacuten tienen una
expansioacuten teacutermica baja mientras que los metales con bajo punto de fusioacuten y los
poliacutemeros tienen una expansioacuten teacutermica alta
1412 CONDUCTIVIDAD TEacuteRMICA Medida de la velocidad a la cual se transfiere calor a
traveacutes de un material Es mayor en metales que en ceraacutemicos o poliacutemeros La
conductividad teacutermica esta determinada por la cantidad de calor que fluye a traveacutes de
un cuerpo de una zona mas caliente a la menos caliente
Donde Q= conductividad teacutermica λ= coeficiente de conductividad teacutermica en
KCalmthroC At= aacuterea transversal en mt2 T= tiempo en hr ∆t= diferencia de
temperatura en degC
1413 CALOR ESPECIFICO Es la energiacutea requerida para elevar en un grado la temperatura
de un gramo de material
Ejemplo calor especifico de un metal Cu 0092 calg K para un ceraacutemico Al2O3 020 calg K
142 PROPIEDADES ELEacuteCTRICAS Son las que demuestra un material cuando es
sometido a un campo eleacutectrico entre ellas tenemos conductividad eleacutectrica la
resistividad eleacutectrica y la superconductividad
1421 CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA es la facilidad con que un cuerpo deja pasar la
corriente eleacutectrica a traveacutes de su masa tambieacuten puede definirse como la capacidad que
tiene un conductor para transportar carga eleacutectrica (corriente) Es mayor en metales
que en ceraacutemicos o poliacutemeros (con excepcioacuten de algunos casos)
LAR times=ρ
IVR =
C1=ρ
1422 RESISTIVIDAD ELEacuteCTRICA Es la magnitud caracteriacutestica que mide la capacidad de
un material para oponerse al flujo de una corriente eleacutectrica tambieacuten recibe el nombre
de resistencia especiacutefica Esta propiedad es constante para un material y una
temperatura dada Las unidades tiacutepicas de la resistividad se expresan en Ω- cm oacute μΩ-
cm
ρ= Resistividad eleacutectrica R= resistencia A= aacuterea transversal L= longitud
Seguacuten la ley de Ohm
V= voltaje I= Intensidad
C= conductividad
1423 SUPERCONDUCTIVIDAD Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo
de corriente a traveacutes de eacutel sin oponer resistencia ocurre a temperaturas muy bajas
Ej tungsteno estantildeo aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 degC)
143 PROPIEDADES QUIacuteMICAS Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias
que se observan cuando reaccionan es decir cuando se rompen yo se forman enlaces
quiacutemicos entre los aacutetomos formaacutendose con la misma materia sustancias nuevas
distintas de las originales Las propiedades quiacutemicas se manifiestan en los procesos
quiacutemicos (reacciones quiacutemicas Se refiere al comportamiento de un material con otro
existiendo algunos materiales que reaccionan faacutecilmente con otros mientras que otros
materiales no reacciona entre siacute en condiciones ordinarias Ejemplo El aluminio
reacciona con el oxigeno para formar oxido de aluminio
4 Al + 3O2rarr 2Al2O3 mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio
Ejemplos de propiedades quiacutemicas
bull Corrosividad de aacutecidos
bull Poder caloriacutefico o energiacutea caloacuterica
bull Acidez
bull Reactividad
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Son las que exhibe un material cuando es sometido a la accioacuten
de un carga muchas propiedades mecaacutenicas pueden obtenerse a traveacutes de una prueba de
tensioacuten
ENSAYO DE TENSIOacuteN Es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estaacutetica
o gradualmente aplicada El ensayo de tensioacuten describe la resistencia de un material a un
esfuerzo aplicado lentamente hasta su fractura luego se grafica la curva esfuerzo ndash
deformacioacuten
Maquina para ensayo de Tensioacuten
ESFUERZO Es la carga o fuerza aplicada dividida entre el aacuterea de la seccioacuten transversal
original del material
AF=σ
Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presioacuten fuerza dividida por aacuterea se utilizan con frecuencia MPa psi Kpsi Kgmm2 Kgcm2
DEFORMACIOacuteN Cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo
de tensioacuten
o
o
lll minus=ε
LIMITE DE PROPORCIONALIDAD Es el esfuerzo mas alto para el cual la relacioacuten esfuerzo-
deformacioacuten es lineal Punto A de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
LtTAtQ ∆timestimestimes= λ
Ejemplos Diodos chips transistores computadoras calculadoras microprocesador
14 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Son aquellas propiedades que describen
caracteriacutesticas o comportamiento eleacutectrico teacutermico quiacutemico y mecaacutenico
141 PROPIEDADES TEacuteRMICAS Son las propiedades que demuestra un material cuando
es sometido a la accioacuten del calor y entre ellas tenemos la expansioacuten teacutermica la
conductividad teacutermica y el calor especiacutefico
1411 EXPANSIOacuteN TEacuteRMICA Aumento de tamantildeo que ocurre en un material cuando este
es calentado Los metales y las ceraacutemicas con alto punto de fusioacuten tienen una
expansioacuten teacutermica baja mientras que los metales con bajo punto de fusioacuten y los
poliacutemeros tienen una expansioacuten teacutermica alta
1412 CONDUCTIVIDAD TEacuteRMICA Medida de la velocidad a la cual se transfiere calor a
traveacutes de un material Es mayor en metales que en ceraacutemicos o poliacutemeros La
conductividad teacutermica esta determinada por la cantidad de calor que fluye a traveacutes de
un cuerpo de una zona mas caliente a la menos caliente
Donde Q= conductividad teacutermica λ= coeficiente de conductividad teacutermica en
KCalmthroC At= aacuterea transversal en mt2 T= tiempo en hr ∆t= diferencia de
temperatura en degC
1413 CALOR ESPECIFICO Es la energiacutea requerida para elevar en un grado la temperatura
de un gramo de material
Ejemplo calor especifico de un metal Cu 0092 calg K para un ceraacutemico Al2O3 020 calg K
142 PROPIEDADES ELEacuteCTRICAS Son las que demuestra un material cuando es
sometido a un campo eleacutectrico entre ellas tenemos conductividad eleacutectrica la
resistividad eleacutectrica y la superconductividad
1421 CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA es la facilidad con que un cuerpo deja pasar la
corriente eleacutectrica a traveacutes de su masa tambieacuten puede definirse como la capacidad que
tiene un conductor para transportar carga eleacutectrica (corriente) Es mayor en metales
que en ceraacutemicos o poliacutemeros (con excepcioacuten de algunos casos)
LAR times=ρ
IVR =
C1=ρ
1422 RESISTIVIDAD ELEacuteCTRICA Es la magnitud caracteriacutestica que mide la capacidad de
un material para oponerse al flujo de una corriente eleacutectrica tambieacuten recibe el nombre
de resistencia especiacutefica Esta propiedad es constante para un material y una
temperatura dada Las unidades tiacutepicas de la resistividad se expresan en Ω- cm oacute μΩ-
cm
ρ= Resistividad eleacutectrica R= resistencia A= aacuterea transversal L= longitud
Seguacuten la ley de Ohm
V= voltaje I= Intensidad
C= conductividad
1423 SUPERCONDUCTIVIDAD Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo
de corriente a traveacutes de eacutel sin oponer resistencia ocurre a temperaturas muy bajas
Ej tungsteno estantildeo aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 degC)
143 PROPIEDADES QUIacuteMICAS Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias
que se observan cuando reaccionan es decir cuando se rompen yo se forman enlaces
quiacutemicos entre los aacutetomos formaacutendose con la misma materia sustancias nuevas
distintas de las originales Las propiedades quiacutemicas se manifiestan en los procesos
quiacutemicos (reacciones quiacutemicas Se refiere al comportamiento de un material con otro
existiendo algunos materiales que reaccionan faacutecilmente con otros mientras que otros
materiales no reacciona entre siacute en condiciones ordinarias Ejemplo El aluminio
reacciona con el oxigeno para formar oxido de aluminio
4 Al + 3O2rarr 2Al2O3 mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio
Ejemplos de propiedades quiacutemicas
bull Corrosividad de aacutecidos
bull Poder caloriacutefico o energiacutea caloacuterica
bull Acidez
bull Reactividad
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Son las que exhibe un material cuando es sometido a la accioacuten
de un carga muchas propiedades mecaacutenicas pueden obtenerse a traveacutes de una prueba de
tensioacuten
ENSAYO DE TENSIOacuteN Es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estaacutetica
o gradualmente aplicada El ensayo de tensioacuten describe la resistencia de un material a un
esfuerzo aplicado lentamente hasta su fractura luego se grafica la curva esfuerzo ndash
deformacioacuten
Maquina para ensayo de Tensioacuten
ESFUERZO Es la carga o fuerza aplicada dividida entre el aacuterea de la seccioacuten transversal
original del material
AF=σ
Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presioacuten fuerza dividida por aacuterea se utilizan con frecuencia MPa psi Kpsi Kgmm2 Kgcm2
DEFORMACIOacuteN Cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo
de tensioacuten
o
o
lll minus=ε
LIMITE DE PROPORCIONALIDAD Es el esfuerzo mas alto para el cual la relacioacuten esfuerzo-
deformacioacuten es lineal Punto A de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
LAR times=ρ
IVR =
C1=ρ
1422 RESISTIVIDAD ELEacuteCTRICA Es la magnitud caracteriacutestica que mide la capacidad de
un material para oponerse al flujo de una corriente eleacutectrica tambieacuten recibe el nombre
de resistencia especiacutefica Esta propiedad es constante para un material y una
temperatura dada Las unidades tiacutepicas de la resistividad se expresan en Ω- cm oacute μΩ-
cm
ρ= Resistividad eleacutectrica R= resistencia A= aacuterea transversal L= longitud
Seguacuten la ley de Ohm
V= voltaje I= Intensidad
C= conductividad
1423 SUPERCONDUCTIVIDAD Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo
de corriente a traveacutes de eacutel sin oponer resistencia ocurre a temperaturas muy bajas
Ej tungsteno estantildeo aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 degC)
143 PROPIEDADES QUIacuteMICAS Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias
que se observan cuando reaccionan es decir cuando se rompen yo se forman enlaces
quiacutemicos entre los aacutetomos formaacutendose con la misma materia sustancias nuevas
distintas de las originales Las propiedades quiacutemicas se manifiestan en los procesos
quiacutemicos (reacciones quiacutemicas Se refiere al comportamiento de un material con otro
existiendo algunos materiales que reaccionan faacutecilmente con otros mientras que otros
materiales no reacciona entre siacute en condiciones ordinarias Ejemplo El aluminio
reacciona con el oxigeno para formar oxido de aluminio
4 Al + 3O2rarr 2Al2O3 mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio
Ejemplos de propiedades quiacutemicas
bull Corrosividad de aacutecidos
bull Poder caloriacutefico o energiacutea caloacuterica
bull Acidez
bull Reactividad
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Son las que exhibe un material cuando es sometido a la accioacuten
de un carga muchas propiedades mecaacutenicas pueden obtenerse a traveacutes de una prueba de
tensioacuten
ENSAYO DE TENSIOacuteN Es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estaacutetica
o gradualmente aplicada El ensayo de tensioacuten describe la resistencia de un material a un
esfuerzo aplicado lentamente hasta su fractura luego se grafica la curva esfuerzo ndash
deformacioacuten
Maquina para ensayo de Tensioacuten
ESFUERZO Es la carga o fuerza aplicada dividida entre el aacuterea de la seccioacuten transversal
original del material
AF=σ
Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presioacuten fuerza dividida por aacuterea se utilizan con frecuencia MPa psi Kpsi Kgmm2 Kgcm2
DEFORMACIOacuteN Cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo
de tensioacuten
o
o
lll minus=ε
LIMITE DE PROPORCIONALIDAD Es el esfuerzo mas alto para el cual la relacioacuten esfuerzo-
deformacioacuten es lineal Punto A de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Son las que exhibe un material cuando es sometido a la accioacuten
de un carga muchas propiedades mecaacutenicas pueden obtenerse a traveacutes de una prueba de
tensioacuten
ENSAYO DE TENSIOacuteN Es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estaacutetica
o gradualmente aplicada El ensayo de tensioacuten describe la resistencia de un material a un
esfuerzo aplicado lentamente hasta su fractura luego se grafica la curva esfuerzo ndash
deformacioacuten
Maquina para ensayo de Tensioacuten
ESFUERZO Es la carga o fuerza aplicada dividida entre el aacuterea de la seccioacuten transversal
original del material
AF=σ
Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presioacuten fuerza dividida por aacuterea se utilizan con frecuencia MPa psi Kpsi Kgmm2 Kgcm2
DEFORMACIOacuteN Cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo
de tensioacuten
o
o
lll minus=ε
LIMITE DE PROPORCIONALIDAD Es el esfuerzo mas alto para el cual la relacioacuten esfuerzo-
deformacioacuten es lineal Punto A de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
εσ=E
LIMITE ELAacuteSTICO
Es el esfuerzo mas alto que se puede aplicar al material sin que haya deformacioacuten permanente
cuando se remueve la carga Punto B de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA A LA FLUENCIA O RESISTENCIA A LA CEDENCIA
Esfuerzo al cual ocurre una deformacioacuten plaacutestica pequentildea y especiacutefica Por lo general del 02
Punto C de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA UacuteLTIMA DE TENSIOacuteN
Es el esfuerzo maacuteximo alcanzado en la prueba Punto D de la curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
RESISTENCIA DE FRACTURA
Es el esfuerzo al cual ocurre la fractura de la probeta Punto E de la curva Esfuerzo ndash
Deformacioacuten
MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG Es una medida de la rigidez del
material Es la relacioacuten entre el esfuerzo y la deformacioacuten en la porcioacuten elaacutestica de la curva
esfuerzo-deformacioacuten
Curva Esfuerzo ndash Deformacioacuten
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
DUCTILIDAD Capacidad que tiene un material para deformarse plaacutesticamente sin fracturarse
La ductilidad de un material en tensioacuten puede ser medida por su alargamiento (elongacioacuten) y la
reduccioacuten de su aacuterea transversal (estriccioacuten) donde ocurre la fractura
ESTRICCIOacuteN Disminucioacuten total porcentual del aacuterea de la seccioacuten transversal de una probeta
durante el ensayo de tensioacuten
100 xAAA
Estriccioacuteno
fo minus=
ELONGACIOacuteN Incremento porcentual total en la longitud de una probeta durante el ensayo
de tensioacuten
100 xlll
Elongacioacuteno
of minus=
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias
Analizando las probetas despueacutes de rotas es posible medir dos paraacutemetros El alargamiento final Lf y el diaacutemetro final Df que nos permitiraacute determinar la longitud final el aacuterea final Af como nos muestra la siguiente figura
Para los aceros duacutectiles esta reduccioacuten es aproximadamente 50
Para una longitud calibrada de 2 pulg el acero puede tener un alargamiento de 3 a 40
dependiendo de su composicioacuten en el acero estructural son comunes los valores de 20 a 30
el alargamiento en las aleaciones de aluminio variacutea de 1 a 45 seguacuten la composicioacuten y el
tratamiento
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
La figura muestra las condiciones de la probeta inicialmente hasta que se produce la
rotura
OTRAS PROPIEDADES MECANICAS MEDIBLES
DUREZA La dureza es una propiedad mecaacutenica de los materiales consistente en la dificultad
que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micropenetracioacuten de una punta
Es la resistencia que opone un material a ser penetrado por otro
METODOS DE MEDICIOacuteN En metalurgia la dureza se mide utilizando un duroacutemetro para el
ensayo de penetracioacuten Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza
El intereacutes de la determinacioacuten de la dureza en los aceros estriba en la correlacioacuten existente
entre la dureza y la resistencia mecaacutenica siendo un meacutetodo de ensayo maacutes econoacutemico y raacutepido
que el ensayo de traccioacuten por lo que su uso estaacute muy extendido
Hasta la aparicioacuten de la primera maacutequina Brinell para la determinacioacuten de la dureza eacutesta se
mediacutea de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material maacutes
duro que se empleaba en los talleres
Duroacutemetro
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes
Dureza Brinell Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W Para
materiales duros es poco exacta pero faacutecil de aplicar Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor Estima resistencia a traccioacuten
Dureza Knoop Mide la dureza en valores de escala absolutas y se valoran con la profundidad
de sentildeales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que
se le ejerce una fuerza standard
Dureza Rockwell Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero)
Es la maacutes extendida ya que la dureza se obtiene por medicioacuten directa y es apto para todo tipo
de materiales Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequentildeo tamantildeo de la
huella
Rockwell superficial Existe una variante del ensayo llamada Rockwell superficial para la
caracterizacioacuten de piezas muy delgadas como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido alguacuten tratamiento de endurecimiento superficial
Dureza Shore Emplea un escleroscopio Se deja caer un indentador en la superficie del material
y se ve el rebote Es adimensional pero consta de varias escalas A mayor rebote -gt mayor
dureza Aplicable para control de calidad superficial Es un meacutetodo elaacutestico no de penetracioacuten
como los otros
Dureza Vickers Emplea como penetrador un diamante con forma de piraacutemide cuadrangular
Para materiales blandos los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell Mejora del
ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor
Dureza Webster Emplea maacutequinas manuales en la medicioacuten siendo apto para piezas de difiacutecil
manejo como perfiles largos extruidos El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell
TENACIDAD Es una medida de la cantidad de energiacutea que un material puede absorber antes
de la fractura En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energiacutea total que absorbe un
material hasta romperse formando dislocaciones y por lo tanto la fractura El peacutendulo de
Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material Son
ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexioacuten en 3 puntos El peacutendulo cae
sobre el dorso de la probeta y la parte La diferencia entre la altura inicial del peacutendulo (h) y la
final tras el impacto (h) permite medir la energiacutea absorbida en el proceso de fracturar la
probeta En estricto rigor se mide la energiacutea absorbida en el aacuterea debajo de la curva de carga
desplazamiento que se conoce como resiliencia
Peacutendulo charpy
Peacutendulo charpy
