Comportamiento mecánico: estudia metales y aleaciones es comportamiento y respuesta a fuerzas que soportan como una estructura, maquinarias o procesos de transformación.

Fuerza (6): Acción sobre un cuerpo sobre otro.

-Fuerza de superficie: contacto físico entre la superficie de dos cuerpos.

-Fuerza concentrada: cuando el área de contacto es pequeña comparada con el tamaño del cuerpo.

-Fuerza externa: fuerzas que actúan sobre la superficie del cuerpo.

-Fuerza interna o de tensión: fuerza que actúa dentro del cuerpo.

-Fuerza aplicada: fuerza que ejerce un cuerpo sobre otro.

-Fuerza de reacción: fuerza de igual magnitud a la fuerza aplicada pero en sentido contrario.

Metalurgia Mecánica: Física que estudia la reacción entre las cargas externas y las fuerzas internas y deformaciones que se producen como resultado de esta acción sobre un cuerpo solido metálico.

Tareas de la Metalurgia Mecánica: Evaluar magnitud de esfuerzos y deformaciones, determinar si el metal tiene la resistencia para soportar esas fuerzas sin deformarse.

Metalurgia (3)

-Mecánica del medio continuo: determina la magnitud y deformaciones que suceden en un metal al aplicarse fuerza (Escuerzo vs Deformación de un punto de vista microscópico).

-Mecanismos de Deformación y Endurecimiento: Como ocurre la deformación y el origen de la resistencia mecánica de los materiales.

-Fractura: Estudia la fractura bajo los puntos de dúctil, frágil, termo fluencia y fatiga.

Comportamiento de un Sólido: Grafica de Carga Aplicada vs Cambio de Dimensiones. La línea crea una carga máxima soportada, un límite de la recuperación elástica y hay una deformación permanente.

Elasticidad: Cambio de dimensiones proporcional a la magnitud de carga aplicada al retirar se recupera su forma.

Plasticidad: La mayoría de los materiales en especial los metales son así, es cuando el esfuerzo producido por la carga rebasa un valor límite, el cambio de forma se vuelve permanente.

Fractura: Cuando el material no puede continuar deformándose y se separa en un o varias partes.

Definición de esfuerzo: Comportamiento de un sólido bajo la acción de una fuerza que es la oposición de un material al ser deformado.

Comportamiento mecánico de un sólido:

-Continuo: La materia ocupa la totalidad del volumen.

-Homogéneo: Todo el cuerpo está ocupado por la misma especie.

-Isotrópico: Las propiedades no cambian en ninguna dirección.

Esfuerzo: Cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza externa que tiende a cambiar por su forma o tamaño, el cuerpo resiste esta fuerza. También es la suma de presiones en una sección transversal que se tiene que calcular en las tres dimensiones.

Presión: Fuerza promedio aplicada por unidad de área.

Esfuerzo de Tensión: Fuerzas internas tienden a separar partículas.

Esfuerzo de Compresión: Fuerzas juntan partículas.

Deformación convencional: Relación entre el cambio de longitud de una muestra en la dirección en la que se aplica la fuerza y la longitud original de la muestra considerada.

Limite elástico o límite o cadencia: Esfuerzo a partir del cual un material comienza a deformarse de forma permanente (deformación plástica). En la ingeniería los diseños de las piezas se hacen de manera que el esfuerzo no rebase el límite de cadencia.

Ensayo de Tracción: Consiste en generar una deformación, normalmente se deforma una probeta hasta la rotura. Con una carga de tracción que aumenta gradualmente y que es aplicada uniáxicamente a lo largo del eje de la probeta.

Norma ASTM-E8: Norma de la probeta, prueba estandarizada a temperatura ambiente.

Diagrama Tensión- Deformación: Se grafica deformación convencional vs tensión convencional.

Máquinas de Ensayo:

-Electromecánicas: Motor eléctrico de velocidad variable.

-Hidráulicas: Tienen un pistón de acción simple o doble que mueve el cabezal es los sistemas hidráulicos.

Propiedades Mecánicas: obtenidas del ensayo de tracción y del diagrama de Tensión- Deformación Convencional.

1. Módulo de elasticidad.2. Limite elástico convencional de 0.2%.3. Resistencia a la tracción.4. Porcentaje de alargamiento.5. Porcentaje de fractura.

Módulo de elasticidad: Es la primer parte del ensayo de tensión, el metal se deforma elásticamente para los metales la máxima deformación elástica suele ser menos a 0.5%. Está relacionado con la fuerza de enlace entre los átomos del metal o aleación.

Módulo de Cadencia: Valor del esfuerzo en que el metal comienza a deformarse plásticamente. El comportamiento deja de ser lineal en este punto. Es una propiedad del material. El esfuerzo de cadencia esta relacionado con el tamaño del grano mediante la ecuación de Hall Petch.

Norma ASTM112: Como medir el tamaño del grano y bajo qué condiciones 0.2% de deformación.

Ecuación de Hall- Petch

Predice que a medida que el tamaño disminuye aumenta la resistencia de fluencia. Reduciendo el tamaño de grano se incrementara el número de granos por unidad de volumen y la cantidad de fronteras o bordes de grano.

Resistencia máxima o resistencia a la tracción: Máxima tensión que alanza en la curva tensión-deformación.

Ductilidad: Porciento de alargamiento.

Porcentaje de estricción: Ductilidad de un metal o aleación. Porcentaje de reducción de área o estricción.

Comportamiento Mecánico en Tensión Uniaxial: Grafica de Esfuerzo vs Deformación en donde hay un punto de cadencia, un endurecimiento por deformación, resistencia máxima, punto de fractura, inicio de deformación del cuello y un alargamiento de ruptura o ductilidad.

-Zona elástica- Plástica: zona donde coexisten la deformación platica con la elástica.

-Endurecimiento por deformación: después de la cadencia se requiere incrementar el esfuerzo para continuar deformando el material, produciendo una trayectoria curva.

-Resistencia máxima: valor máximo de esfuerzo o de tensión que soporta un material.

-Formación del cuello: Después de que alcanza el máximo de la curva el esfuerzo decrece por que el material sufre una concentración severa en su sección transversal.

-Punto de fractura: Donde se fractura el material usualmente se caracteriza por la deformación máxima alcanzada.

Tensión Real y deformación real: Resultado de las pruebas de tensión, predice el comportamiento de un material bajo otras formas de carga es deseable graficar los datos de esfuerzo verdadero y deformación verdadera.

Ensaño de Dureza: Resistencia de un metal a deformación a ser penetrado o rayado

-Dureza Brinell: utiliza una bola de 10 mm de diámetro. Con identacion circular Limitaciones: impresión de huella grande, puede convertirse en generador de esfuerzos de un componente. No se puede usar en láminas o superficies endurecidas. Dureza inferior a 450 HBN para bola de acero y 600 para tungsteno.

-Duraza Vickers: Diferente identador es una punta de diamante con forma piramidal y base cuadrada.

Ventajas sobre la Brinell: materiales duros como blandos y puede incorporarse en un microscopio. Limitaciones: la impresión es pequeña, debe usar un microscopio y pulirse la superficie antes de la prueba, toma tiempo

-Dureza Knopp: Identador punta de diamante con forma de pirámide rómbica cuta relación entre diagonales es de 1:7.

-Dureza Rockwell: materiales más duros que la Brinell, penetradores de carburo de tungsteno, bolas de 1/10, 1/8, 1/4, 1/2(materiales blandos), en cono de diamante. Se mide según sea la facilidad con que puede ser deformado plásticamente

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ensayos de cizalladura y de torsión: Las fuerzas de torsión producen un movimiento rotacional alrededor del eje longitudinal de un extremo del miembro respecto al otro extremo.

Límite de Cedencia: nivel de esfuerzo en que inicia la deformación permanente (usualmente es propiedad del material)

Anelasticidad: Existe una componente de deformación elástica que depende del tiempo, es decir la deformación elástica continua aumentando después de aplicar la carga y al retirar la carga se requiere que transcurra algún tiempo para que el material se recupere completamente.

Propiedades obtenidas de la curva esfuerzo-deformación

-Resistencia a la fluencia (cedencia) o límite elástico: Es el valor de esfuerzo que debe aplicarse sobre el material para iniciar su deformación permanente. Es el valor de esfuerzo que al ser aplicado el material produce una deformación permanente de 0.2%. (Esfuerzo de cedencia convencional)

Relación de Poisson: Relaciona la deformación elástica longitudinal producida por un esfuerzo simple a tensión o compresión, con la deformación lateral que ocurre simultáneamente.

Resistencia a la tensión o esfuerzo último: Es el esfuerzo máximo sobre la curva esfuerzo- deformación. En cierto momento una región se deforma más que otras y ocurre una reducción local de importancia en la sección secta. Esta región se conoce como zona de estriación.

Tenacidad: Es la energía por unidad de volumen que un material puede absorber antes de romperse. Es numéricamente igual al área bajo la curva de esfuerzo. Deformación unitaria.

Ductilidad: mide el grado de deformación que puede soportar un material sin romperse. Es el porcentaje de elongación representa la distancia que la probeta se alarga plásticamente antes de la fractura.

Efecto de la Temperatura: Las propiedades a la tensión dependen de la temperatura. El esfuerzo de cedencia, la resistencia a la tensión y el módulo de elasticidad disminuyen a temperaturas altas.

Tipos de esfuerzo aplicados en Tensión:

Esfuerzo Ingenieril (nominal): Se define como la fuerza aplicada dividida entre el área transversal inicial del material.

Esfuerzo verdadero (real): La fuerza aplicada dividida entre el área transversal real o instantánea que posee el material mientras esta actuando la fuerza.