Ingenieria De Los Materiales

Tecnología de Materiales
1.1 Introducción A veces el trabajo más arduo es explicar las cosas mas obvias. La propiedad más significativa de un sólido es su estabilidad mecánica, o sea su resistencia a cambiar de forma y tamaño frente a las fuerzas exterior es. En el estudio de los materiales la explicación de por que un puente, o la rama de un árbol soporta su carga debe orientarse hacia lasmiríadas de enlaces atómicos que trabajando como pequeños resortes electrostáticos mantienen unidos a los átomos de la materia sólida proporcionándonos la Reacción a las cargas externas que postula Newton en su ley de acción y reacción. ¿Por que las cosas se rompen? ¿Por que los sólidos resisten cargas? O como dice J.E.Gordon en su excelente obra sobre Materiales cuyo título es” ¿Por qué no nos caemosa través del suelo?” Estamos tan acostumbrados a todo esto que en general uno no se replantea estas cuestiones aparentemente tan obvias. Estas miríadas de enlaces químicos (enlaces metálicos, covalentes e Iónicos) y/o Físicos (Van der Waals y Puentes de hidrógeno) entre átomos y moléculas mantienen unidos a los sólidos y pueden destruirse de diferentes maneras, por ejemplo por fractura mecánica,por fusión, por disolución o por ataque químico. Debido a que los enlaces son siempre los mismos, no importa por que medio se los rompa, uno podría erróneamente suponer que ahora que los Químicos y Físicos saben mucho acerca de la naturaleza de los mismos no habría dificultad en relacionar la fractura mecánica con la disolución, la fus ión o el ataque químico. Decir esto sería suponer que elcomportamiento Mecánico de los Materiales podría considerarse una rama de la Química. Como veremos, el Comportamiento Mecánico de los Materiales, esta por supuesto, relacionado con los Enlaces Atómic os pero la relación es tan indirecta que no existe actualmente una teoría que comunique simple y enteramente a la Química Clásica o la Física Atómica con la Resistencia Mecánica, la Deformación y Fracturade Materiales que son en esencia los principales fenómenos asociados al Comportamiento Mecánico de los Materiales. Debido a ello las Propiedades Mecánicas, factores esenciales del Comportamiento mecánico deben obtenerse por Ensayos y no mediante ecuaciones basadas en magnitudes asociadas al Átomo. Esto lleva a que la moderna Ciencia de Materiales en general y la tradicional Metalurgia en particularsean tópicos esencialmente Empíricos, condición por la cual se las ha menospreciado comparativamente con ciencias más “teóricas” como la Electricidad o Electrónica las que abordan el trabajo de explicar el comportamiento de los Electrones mas matemáticamente pero solo por que los electrones tienen un comportamiento mas sencillo de aproximar con ecuaciones que el Comportamiento Mecánico. La Teoríade la Elasticidad, un bastión fundamental del Comportamiento Mecánico de Materiales, postula antes que nada dos hipótesis a cumplir para ser válida, que los Materiales puedan ser considerados continuos, homogéneos e isótropos y que las tensiones estén uniformemente distribuidas en la sección. Sabemos que los materiales no son ni continuos ni homogéneos, tienen estructura a diferentes niveles,están formados por unidades discontinuas que llamamos átomos. Las tensiones tampoco están uniformemente distribuidas en la sección, están concentradas en los enlaces atómicos, separados entre si por la distancia interatómica.

El estudio del comportamiento Mecánico sería muy dificultoso si fuese necesario estudiar separadamente las fuerzas sobre cada átomo. Debido a las miríadas de átomosinvolucrados describiremos el Comportamiento mecánico, dentro de lo posible en términos de Tensión y Deformación macroscópica promedio, más que términos de átomos individuales. Para que esta simplificación sea válida el elemento de volumen elegido de be ser pequeño comparado con el espécimen de ensayo o la estructura en estudio pero suficientemente grande comparado con el átomo Cuando la región en...