Propiedades mecanicas de los metales

Materiales y Procesos

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CAPITULO 7 - PROPIEDADES MECÁNICAS
Se denomina propiedades mecánicas a la forma en que los materiales responden a la aplicación de fuerzas. Este comportamiento depende del tipo de enlace interatómico, la disposición de los átomos o moléculas en estructuras cristalinas, el tipo y número de imperfecciones (que están siempre presentes en los sólidos) y de lamicroestructura granular. Según el mecanismo que opera en su deformación bajo las cargas aplicadas, los materiales de ingeniería se pueden clasificar en tres grupos principales: viscoelásticos, como el hormigón, elásticos, como el caucho, y elastoplásticos, entre los que se encuentra el importante grupo de materiales metálicos estructurales. Como la selección del material para una aplicación específicadepende de sus propiedades mecánicas, es importante conocer algunos de los ensayos empleados para medirlas y entender el significado de la información obtenida con ellos. El ensayo de tracción es quizás el más útil de todos los métodos para evaluar las propiedades mecánicas de los materiales metálicos. Determina su resistencia a la aplicación gradual de una fuerza de tracción, en una máquina deensayos como la de la figura 1. La probeta, de forma y dimensiones generalmente normalizadas, se fija a la máquina mediante mordazas y se la somete a una fuerza de tracción uniaxial F que va aumentando en forma progresiva hasta la rotura. El alargamiento que se va produciendo entre las marcas de calibración, se mide con un extensómetro fijado a la probeta. Para que se cumpla la condición deuniaxialidad, la probeta debe estar bien alineada con respecto a las mordazas. Esto es particularmente importante en materiales frágiles.

Fig. 1: Esquema de máquina de ensayo de tracción

Fig. 2: Curva característica de ensayo de tracción

Los resultados del ensayo se grafican en una curva carga – alargamiento (figura 2), cuya ordenada es la fuerza aplicada en las mordazas, F, y la abscisa es elalargamiento expresado como ∆L = L – Lo, siendo Lo la longitud entre dos puntos de la probeta, marcados dentro de la longitud calibrada antes de aplicar la carga (longitud de referencia inicial) y L la distancia entre los mismos puntos durante el ensayo. La forma de la curva así obtenida depende del material ensayado, la historia de su procesamiento y la temperatura a la que se realiza el ensayo.Materiales y Procesos

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Para independizar los resultados de la geometría de la probeta se grafica en abscisas ∆L/Lo = ε (deformación específica) y en ordenadas F/So = σ (tensión). So es el área de la sección transversal inicial de la probeta. Como Lo y So son valores constantes, la forma de la curva σ - ε será la misma que F-∆L, difiriendo sólo en las escalas y en las unidades.

7.1Deformación elástica y plástica
Cuando un material de ingeniería está sujeto a fuerzas, como las que normalmente imponen las condiciones de servicio, sus átomos se desplazan de sus posiciones de equilibrio. Ese desplazamiento constituye una deformación. Si una probeta metálica sometida a una fuerza de tracción uniaxial, se deforma y vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa, se dice queel metal ha experimentado una deformación elástica ya que los átomos pueden recuperar sus posiciones de equilibrio (Fig. 3 a).

Se define la elasticidad como la propiedad que permite a un material recuperar su forma y dimensiones originales, después de retirada la fuerza de deformación. Si un material sufre una deformación que excede la capacidad de los átomos de regresar a sus posiciones deequilibrio, ésta será permanente, y se denomina deformación plástica (Fig. 3 b). La tensión límite por encima de la cual el material ya no se comporta elásticamente constituye el límite elástico. Si se sobrepasa el límite elástico, el cuerpo retiene cierta deformación permanente cuando se elimina la carga. Mientras de deforma plásticamente el metal se va haciendo más resistente, por lo que se debe...