Ingenieria de materiales

INGENIERÍA DE MATERIALES (APUNTES) 1.− Clasificación de los materiales: Existen muchas formas de clasificar los materiales. La más común los divide en metales, materiales cerámicos, polímeros y materiales compuestos (o composites). Otra clasificación los divide en materiales ESTRUCTURALES y en materiales FUNCIONALES. Un material estructural se va a elegir por sus propiedades mecánicas masivas ypor sus propiedades superficiales. Ejemplos: Hormigón y Acero. Propiedades mecánicas masivas: Rigidez; Elasticidad; Resistencia mecánica; Tenacidad. Propiedades superficiales: Comportamiento frente a la fricción, desgaste, oxidación, corrosión. Los materiales funcionales son aquellos cuya producción ponderal es menor que la de los estructurales y cuyo precio unitario acostumbra a ser elevado. Estosmateriales se seleccionan por sus propiedades eléctricas o electrónicas (Conductividad; Superconductividad; Semiconductividad); magnéticas, termoiónicas, radiactivas y biocompatibles. PROPIEDADES MECÁNICAS: Capacidad que tienen los materiales para resistir fuerzas o cargas. Se clasifican en dos grupos: • Las que tienen que ver con la resistencia miden la aptitud de los materiales para resistircargas estáticas o cargas aplicadas a baja velocidad. Son dureza y resistencia. • Las que tienen que ver con la deformabilidad del material miden la capacidad para resistir cargas dinámicas sin llegar a romperse ni a deformarse. Son tenacidad y ductilidad. ENSAYOS DE DUREZA La dureza, desde un punto de vista físico, se puede definir como la resistencia que oponen los cuerpos a la deformación. Deesta definición general se derivan tres tipos de medida de durezas: • Resistencia al rayado (Mineralogía): Clasifica a los minerales por la resistencia a rayarse unos a otros (Escala de Mohs). • Existe oto concepto de dureza y es el que se refiere a la capacidad de devolución de energía elástica que tienen los cuerpos. Es conocido que de forma relativa para un determinado material, la capacidad dedevolución de energía elástica, dEe, está correlacionada directamente con el grado de endurecimiento, gH, es decir: DEe=f(gH) Existen ensayos de dureza basados en este principio (devolución de energía), que recoge la información aportada por el ensayo de tracción, sólo en su zona elástica (ENSAYO SHORE). • La Ciencia de Materiales restringe algo más el concepto para definirlo como la resistencia,cuantificada, que opone un cuerpo a la deformación permanente en su superficie. La dureza de un metal se mide por su 1

resistencia a la penetración superficial por otro cuerpo más duro. Bajo esta definición la cuantificación de la dureza se realiza sobre la base de la medición de los parámetros de una huella, de tal modo que dureza, H, y dimensión de huella, h, estarán correlacionadasinversamente; es decir: H=f(1/h) ENSAYO DE DUREZA BRINELL: En función de la norma, la forma de expresar la dureza va cambiando: X HBW d(mm)/P(kg)/t(s) X es el valor de la dureza del material (escala Brinell) HBW indica ensayo Brinell con identador de carburo de tungsteno. d es el diámetro de la esfera (identador) en mm. P es la carga aplicada en kg. t es el tiempo de aplicación de la carga en segundos.Ejemplo: 70 HBW 10/3000/20 Nota: Si realizamos el ensayo con la carga en Newtons, es necesario multiplicar por una constante de conversión para tener el valor en kg/(mm2). La constante vale 0,102 (=1/9,806 Inversa de la Aceleración de la Gravedad). La dureza no tiene dimensiones. Se utiliza como dato comparativo. El área que genera la esfera no es un concepto que exprese perfectamente una presiónmedia por unidad de superficie. MEYER demostró que para tener una presión media idéntica en dos huellas hechas por esferas de diferente tamaño debemos tener el mismo ángulo en las esferas (referencia en transparencias de clase). Buscamos huellas que sean geométricamente semejantes. También existen condiciones imponibles a las muestras, que deben estar limpias, libres de cualquier resto de grasa u...