Materiales

Propiedades mecánicas de los materiales
1. Definición
Las propiedades mecánicas son aquellas que describen la forma en que el material responde a una fuerza aplicada, incluyen resistencia, rigidez y ductilidad. Sin embargo, a menudo estamos interesados en la manera en que se comporta un material al ser expuesto a un golpe repentino e intenso (impacto), sometido a la aplicación de cargascíclicas en el tiempo (fatiga). Expuesto a altas temperaturas (termofluencia) o sujeto a condiciones abrasivas (desgaste). Las propiedades mecánicas también determinan la facilidad con la cual se puede deformar un material para llegar a una forma útil.

2. Las pruebas mecánicas se evalúan con:
i) Pruebas destructivas
(a) Ensayo de Dureza: mide la resistencia de lasuperficie de un material a la penetración por un objeto duro.
Algunos tipos de prueba de dureza:
* Ensayo Rockwell (HR): este ensayo mide la profundidad. Utiliza una pequeña bola de acero para materiales blandos y un cono de diamante para materiales más duros.
El identador se oprime sobre la superficie, primero con una carga menor y después una mayor. La diferencia de profundidades depenetración es la medida de dureza del material.
* Ensayo de dureza Brinell (HB o BHN): consiste en una esfera de acero de carburo tungsteno, (por lo general de 10 mm, 0.4 pulg de diámetro), se oprime sobre la superficie del material. Se mide el diámetro de la impresión generada, comúnmente de 2 a 6 mm, y se calcula el número de dureza o índice de dureza de Brinell a partir de la ecuación:
HB=Fπ2D(D-D2-Di2 )

Donde F es la carga aplicada en kilogramos, D es el diámetro del penetrador en mm, y Di es el diámetro de la impresión en mm.
* Ensayo Vickers (HV): utiliza un identador de diamante en forma de pirámide y una carga que va desde 1 kilo a 20 kilos. Las impresiones obtenidas son típicamente inferiores a 0.5 milímetros (0.020 pulgadas) en diagonal.
* Ensayo Knoop (HK) utiliza unindentador de diamante en forma de una pirámide alargada, con cargas aplicadas que van generalmente de 25 gramos a 5 kilogramos. Debido a las bajas cargas que se utilizan es un ensayo de microdureza; produces penetraciones pequeñas que hacen necesario el uso de un microscopio para obtener su medición.

(b) Ensayo de Tensión: mide la resistencia de un material a una fuerzaestática o gradualmente aplicada. Una probeta típica tiene un diámetro de 0.505 pulg y una longitud calibrada de 2 pulg. La probeta se coloca en la máquina de pruebas y se le aplica una fuerza F, que se conoce como carga. Para medir el alargamiento del material causado por la aplicación de fuerza en la longitud calibrada se utiliza un extensómetro.
Para un material dado, los resultados de un solo ensayoson aplicables a todo tamaño y formas de muestras, si se convierte la fuerza a esfuerzo y la distancia entre marcas calibradas en deformación. El esfuerzo y la deformación ingenieriles se definen mediante:
Esfuerzo ingenieril= σ= FA0
Deformación Ingenieril= ε= l-l0l0
Dónde A0 es el área original de la sección transversal de la probeta antes de iniciarse el ensayo, l0 es la distancia originalentre marcas calibradas y l es la distancia entre las mismas, después de haberse aplicado la fuerza.
Propiedades obtenidas del ensayo de tensión
Resistencia a la tensión, Modulo de elasticidad, Módulo de resistencia, entre otros.

(c) Compresión: Muchos materiales como el hierro gris y el cemento, se le aplican fuerzas de compresión, por que la resisten mejor y usualmentesólo se usan de esa forma. En la prueba de compresión al ir comprimiendo la probeta se va ensanchando. Si existe fricción entonces ocurre el abarrilamiento. En la curva esfuerzo-deformación no se aprecia la caída de la curva porque no existe la formación del cuello. El abarrilamiento produce esfuerzos de tensión en las paredes que forma grietas que crecen hasta romper el material. Al igual que...