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Apéndice
MATERIALES
Y PROCESOS
No hay un tema tan antiguo que ya no se pueda
decir algo de él.
Dostoyevski

B.0

INTRODUCCIÓN

Todo lo que el lector diseñe, debe hacerlo necesariamente con algún material y debe ser
capaz de fabricarlo. Para el buen diseño de una máquina, resultan esenciales la comprensión integral de las propiedades, los tratamientos y los procesos de manufactura delos materiales. Se supone que el lector ya tomó un curso introductorio sobre la ciencia
de materiales. Este apéndice presenta un breve repaso de conceptos básicos de metalurgia y un resumen de las propiedades de materiales que se usan en ingeniería, los cuales
habrán de servir como antecedentes para lo que sigue. Desde luego, lo anterior no intenta fungir como sustituto de un texto sobreciencia de materiales, por lo que se exhorta
al lector a estudiar las referencias listadas en la bibliografía del apéndice, para obtener
información más detallada. En otras partes del libro se exploran aún más algunos de los
modos de falla comunes en los materiales.

La tabla B-0 muestra las variables usadas en este capítulo, además de que hace
referencia a las ecuaciones, las figuras o lassecciones donde se mencionan. Al final del
apéndice, se proporciona una sección de resumen que agrupa las ecuaciones más importantes, con el propósito de facilitar la consulta e identificar la sección donde se estudian.

B.1

DEFINICIONES DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Las propiedades mecánicas de un material se determinan por lo general usando pruebas
destructivas de las muestras, encondiciones de carga controladas. Las cargas de prueba
no son exactamente las cargas reales que experimentarán las piezas de una máquina en
servicio, excepto en casos especiales. Tampoco hay garantía de que el material que el lector compra para cierta pieza tendrá las mismas propiedades de resistencia que las muestras del mismo material ya probado. Existe una variación estadística en laresistencia de
875

B

876

DISEÑO DE MÁQUINAS  -  Un Enfoque Integrado

Tabla B-0

Variables usadas en este capítulo

Símbolo

unidades ips

unidades SI

Consulte

A
A0

área

in2

m2

Secc. B.1

área original, prueba de espécimen

in2

m2

Ec. B.1a

E

módulo de Young

psi

Pa

Ec. B.2

límite elástico

psi

Pa

Figura B-2

f

punto de fracturaninguna

ninguna

Figura B-2

módulo de corte, módulo de rigidez

psi

Pa

Ec. B.4

el
G
HB

dureza Brinell

ninguna

ninguna

Ec. B.10

HRB

dureza Rockwell B

ninguna

ninguna

Secc. B.4

HRC

dureza Rockwell C

ninguna

ninguna

Secc. B.4

HV

dureza Vickers

ninguna

ninguna

Secc. B.4

segundo momento polar del área

in4

m4Ec. B.5

intensidad del esfuerzo

kpsi-in0.5

MPa-m0.5

Secc. B.1

J
K

Kc

dureza a la fractura

kpsi-in0.5

MPa-m0.5

Secc. B.1

l0

longitud medida, prueba del espécimen

in

m

Ec. B.3

N

número de ciclos

ninguna

ninguna

Figura B-10

fuerza o carga

lb

N

Secc. B.1

pl

límite de proporcionalidad

psi

Pa

Figura B-2

P

r
SdSe

Sel
Sf

Sus
Sut
Sy

Sys

T
UR
UT

B

Variable

radio

in

m

Ec. B.5a

desviación estándar

cualquiera

cualquiera

Ec. B.9

límite de resistencia

psi

Pa

Figura B-10

resistencia en el límite elástico

psi

Pa

Ec. B.7

resistencia a la fatiga

psi

Pa

Figura B-10

resistencia última al corte

psi

Pa

Ec. B.5

resistenciaúltima a la tensión

psi

Pa

Figura B-2

resistencia de tensión a la fluencia

psi

Pa

Figura B-2

resistencia de fluencia al corte

psi

Pa

Ec. B.5c

torque

lb-in

N-m

Secc. B.1

módulo de resiliencia

psi

Pa

Ec. B.7

módulo de dureza

psi

Pa

Ec. B.8

y

punto de fluencia

ninguna

ninguna

Figura B-2

ε

deformación...