Ingenieria

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6. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Intrínsicas
(microestructura)

Atributivas
(comercialización)

Prop. Mecánicas
de volumen

Costos

Prop. Físicas
de volumen

Prop. de Producción

Prop. de
Superficie

Prop. de estética

Propiedades Mecánicas
¾ Relacionadas con habilidad del material para soportar esfuerzos (cargas)
¾ Cargas (Fuerzas)→ Esfuerzos: tracción, compresión y torsión.
F
compresión
F

F
tracción
F
Fc

torsión

Fc

σ = F/A
τ = Fc/A

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¾ Esfuerzo aplicado → deformación
¾ Deformación: elástica y plástica
deformación: elástica

plástica

tracción

torsión

compresión
¾ Coeficiente de Poisson (ν)
σ
lo: largo inicial
xo: ancho inicial
∆l = l - lo→ ε = ∆l/lo
ν = -ε’/ε

σ

∆x = x - xo →

ε’ = -∆x/xo

¾ Módulo de corte o cizalle (G)
τ
lo: largo inicial
'[
→ γ = ∆x/lo = tg θ deformación elástica de corte
θ
lo

G = τ/γ

τ
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a) elástico lineal
(acero)

ε
E : módulo de elasticidad (Young)
ε

0

(energía elástica almacenada/unidad de vol)
área 8

σ

 

σ

8 = ∫ σ Gε¡

ε

8 = ∫ σ G ε energía disipada/ciclo
¢

c) anelástico
(plásticos)

pendiente E
área 8

compresión
b) elástico no-lineal
(goma)

tensión

 

σ

Tensión-compresión

ε

¾ Esfuerzo (tensión)

¾ Deformación

Nominal:

σi = Fi/Ao [Pa]

Real

σi = Fi/Ai [Pa]

:

Nominal:

εi = (li – lo)/lo = ∆l/lo [cm/cm ó %]

Real

εi = Ln (li/lo) [%]

:Esfuerzo-deformación
def. plástica no unif.
Def. plástica unif.
def. elástica

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¾ Rango elástico: σ = E ε

⇒

E: módulo de elasticidad o Young

4.5 x 104 Mpa (mg) ≤ E ≤ 40.7 x 104 Mpa (W)
¾
¾
¾
¾
¾

Rango plástico uniforme: σ = K δn
Límite elástico o plástico: σf
Resistencia máxima (a la tensión): σmáx.
Resistencia a la rotura: σrDeformación total ( a la rotura): εT

Curva real: Tensión real
(σi = Fi/Ai)
Curva Ing.: Tensión nominal
(σi = Fi/Ao)

Curvas σ - ε para distintos materiales:
a) material frágil (Fe fundido)
b) material dúctil con punto de cedencia (acero bajo C)
c) material dúctil (Al).

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Ductilidad (fragilidad)
(cantidad de def. plástica en el punto
de ruptura)Alargamiento relativo = ∆l/lo x 100 [%]
∆l = lf - lo
Reducción de área = ∆A/Ao x 100 [%]
f : final

∆A = Ao - Af

Tenacidad: Energía requerida para romper el material.
[Joule], [J/m], [J/m2]

Tenacidad a partir de una
Curva esfuerzo-deformación

Tenacidad a partir del ensayo
de Charpy

Tenacidad = energía elástica + energía plástica
5

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVRDureza: Resistencia a la deformación plástica localizada (superficie)
Prueba
Brinell

Punzón
Huella
D
Esfera de acero o
carburo, 10 mm

Rockwell
A
C
Cono de punta de
D
diamante
B
F
G
Vickers

2P

πD(D-√D2-d2)

60
150
100
t

Pirámide de
diamante

BHN=

d

t

Esfera de acero

Rayadores

P

d

R = 100 –500*t

100
60
150

R = 130 – 500*t

Pdiagonales d

Mohs

Carga N° dureza

HV = A*P/d2
A = constante
1 talco
2 yeso
3 calcio
4 espatoflúor
5 apatito
6 feldespato
7 cuarzo
8 topacio
9 corindón
10 diamante

Comparación entre las distintas técnicas de ensayos

6

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MECANISMOS DE DEFORMACIÓN:
a) Deformación elástica ⇒ ligera deformación en la celda unitaria
Tracción

s/esfuerzo

compresión

Coeficiente de Poisson: ν = - εx/εy
εx, εz: deformaciones elásticas laterales
εy : deformación elástica axial
esfuerzo de corte τ

S/esfuerzo

Módulo de corte o de cizalle: G = µ = τ/γ
τ: esfuerzo de corte aplicado
γ = tg α
deformación elástica
de corte.
(

P   Q

0,25 ≤ ν ≤ 0,5 ⇒ µ ≅ 35%E

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b) Deformación...