Norton-DiseñodeMáquinasApéndiceE
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985
Apéndice E
Las siguientes tablas contienen valores aproximados para resistencias y otras especifi-caciones de varios materiales de ingeniería recopilados de varias fuentes. En algunos casos, los datos son los valores mínimos recomendados; en otros, corresponden a un espécimen de prueba individual. Estos datos son adecuados para usarlos en los ejercicios de ingeniería contenidos en este texto; sin embargo, no se deberían considerar represen-taciones estadísticas válidas de especificaciones para cualquier aleación o material en particular. El diseñador tendría que consultar a los fabricantes de materiales para obte-ner información, más precisa y actualizada, acerca de las resistencias de los materiales utilizados en aplicaciones de ingeniería, o bien, realizar pruebas independientes con los materiales seleccionados para determinar su idoneidad en alguna aplicación.
Existe mucha más información sobre propiedades de materiales en la Web. Algunos sitios son: http://www.matweb.com http://metals.about.com
Propiedades físicas de algunos materiales de ingeniería
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio forjado
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio fundido
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de cobre forjado y fundido
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de titanio
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de magnesio
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de hierro fundido
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de acero inoxidable
Propiedades mecánicas de algunos aceros al carbono
Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de acero y acero para herramientas
Propiedades mecánicas de algunos plásticos de ingeniería
DescripciónNúm. de tabla
E-1
E-2
E-3
E-4
E-5
E-6
E-7
E-8
E-9
E-10
E-11
PROPIEDADES DE MATERIALES
DISEÑO DE MÁQUINAS - Un Enfoque Integrado986
E
Gravedadespecífica
Densidadde masa ρ
Densidadde peso γ
Razón dePoisson νMódulo de rigidez GMódulo de elasticidad EMaterial
Mpsi GPa Mpsi GPa lb/in3 Mg/m3
Aleaciones de aluminio
Cobre al berilio
Latón, bronce
Cobre
Hierro, fundido, gris
Hierro, fundido, dúctil
Hierro, fundido, maleable
Aleaciones de magnesio
Aleaciones de níquel
Acero, carbono
Acero, aleaciones
Acero, inoxidable
Aleaciones de titanio
Aleaciones de zinc
2.8
8.3
8.6
8.9
7.2
6.9
7.3
1.8
8.3
7.8
7.8
7.8
4.4
6.6
0.10
0.30
0.31
0.32
0.26
0.25
0.26
0.07
0.30
0.28
0.28
0.28
0.16
0.24
0.34
0.29
0.33
0.35
0.28
0.30
0.30
0.33
0.30
0.28
0.28
0.28
0.34
0.33
26.8
49.4
41.5
44.7
40.4
65.0
66.3
16.8
79.6
80.8
80.8
74.1
42.4
31.1
3.9
7.2
6.0
6.5
5.9
9.4
9.6
2.4
11.5
11.7
11.7
10.7
6.2
4.5
71.7
127.6
110.3
120.7
103.4
168.9
172.4
44.8
206.8
206.8
206.8
189.6
113.8
82.7
10.4
18.5
16.0
17.5
15.0
24.5
25.0
6.5
30.0
30.0
30.0
27.5
16.5
12.0
2.8
8.3
8.6
8.9
7.2
6.9
7.3
1.8
8.3
7.8
7.8
7.8
4.4
6.6
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, International Nickel Co., Inc., N.Y.; Metals Handbook, American Society for Metals, Materials Park, Ohio.
Tabla E-1 Propiedades físicas de algunos materiales de ingenieríaDatos de varias fuentes.* Estas propiedades son básicamente similares para todas las aleaciones del material específico
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)DurezaBrinell
Elongaciónen 2 in
Resistencia a lafatiga en 5E8 ciclos
Resistencia últimaa la tensión
Aleación dealuminioforjado
1100 lámina recocida
rolada en frío
2024 lámina recocida
02con tratamiento térmico
3003 lámina recocida
rolada en frío
5052 lámina recocida
rolada en frío
6061 lámina recocida
41con tratamiento térmico
7075 barra recocida
41con tratamiento térmico
-HB
*Propiedades de algunos metales y aleaciones, International Nickel Co., Inc., N.Y.; Metals Handbook, American Society for Metals, Materials Park, Ohio.
23
44
28
55
47
77
30
95
60
150
-
-
90
165
179
441
110
200
193
290
124
310
228
572
13
24
26
64
16
29
28
42
18
45
33
83
34
152
76
290
41
186
90
255
55
276
103
503
5
22
11
42
6
27
13
37
8
40
15
73
138
97
97
35
5
20
19
30
4
25
7
25
12
16
11
Tabla E-2 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio forjadoDatos de varias fuentes.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes del material para mayor información
Condición
%MPakpsiMPakpsiMPakpsi
Apéndice E PROPIEDADES DE MATERIALES 987
E
DurezaBrinell
Elongaciónen 2 in
Resistencia últimaa la tensión
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)CondiciónAleación dealuminiofundido %MPakpsiMPakpsi
10 45 43 15923629fundido en molde permanente—fundido
5 -195 2483616524fundido en arena—fundido
3 -380 3314816524fundido a presión—fundido
16 75220
3314817926fundido en arena—tratamiento térmico en solución
0.5 125A132
3244729643fundido en molde permanente—tratamiento térmico a más de 340 °F
0.5 85A142
2213220730fundido en arena—tratamiento térmico a más de 650 °F
-HB
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, International Nickel Co., Inc., Nueva York.
Tabla E-3 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio fundidoDatos de INCO.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes del material para mayor información
Aleación de cobre Condición
Resistencia de fluenciaa la tensión (0.2% de
deformación remanente)Resistencia última
a la tensiónElongación
en 2 inDureza
Rockwello Brinell%MPakpsiMPakpsi
FRH04tira recocidaCobre puro—011AC
BRH06resorte revenido
CRH53tira recocida y maduradaCobre al berilio—071AC
CRH04duro y madurado
FRH35tira recocidaBronce comercial—022AC
BRH87resorte revenido
CA230—Latón rojo BH05tira recocida
BH531duro y revenido
FRH45tira recocidaLatón de fontanería—062AC
BRH19resorte revenido
FRH85tira recocidaLatón amarillo—072AC
resorte revenido 90HRB
CA510—Bronce al fósforo 73HRF
BRH59resorte revenido
CA614—Bronce al aluminio 84HRB
duro 87HRB
CA655—Bronce de alto silicio 76HRF
BRH79resorte revenido
recocido
blando
recocido
blandoCA675—Bronce al manganeso 65HRB
medio duro 90HRBBronce al plomo-estaño 60HBfundido
fundidoBronce al níquel-estaño 85HB
BH081fundido y tratamiento térmico
45
4
7
3
45
3
50
7
66
3
65
30
64
4
40
32
63
4
33
1918
40
10
32
55
165
190
37
72
40
75
44
94
46
91
47
100
82
89
56
110
65
8434
50
85
221
379
1 138
1 310
255
496
276
517
303
648
317
627
324
689
565
614
386
758
448
579234
345
586
69
345
1 000
1 172
69
427
103
414
76
448
97
427
131
552
310
414
145
427
207
414131
138
379
10
50
145
170
10
62
15
60
11
65
14
62
19
80
45
60
21
62
30
6019
20
55
Tabla E-4 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de cobre fundido y aleaciones de cobre forjadoDatos de INCO.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes del material para mayor información
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, Internacional Nickel Co., Inc., Nueva York.
DISEÑO DE MÁQUINAS - Un Enfoque Integrado988
E
DurezaRockwello Brinell
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)Aleación de titanio Condición
kpsi MPaMPakpsi %
30 207 40 276 30 135HBrecocida en láminaTi-35A
45 310 55 379 25 215HBrecocida en láminaTi-50A
75 517 85 586 18 245HBrecocida en láminaTi-75A
125 862 135 931 13 39HRCrecocidaTi-5 Al-2.5 Sn Aleación
130 896 140 965 15 39HRCrecocida en barraTi-8 Al-2 Sn-4 Zr-2 Mo Aleación
155 1 069 165 1 138 12 41HRCrecocida en láminaTi-8 Al-6 V-2 Sn Aleación
130 896 140 13 2.5 39HRCrecocida en láminaTi-6 Al-4 V Aleación
165 1 138 175 1 207 12 –tratamiento térmicoTi-6 Al-4 V Aleación
130 896 135 931 13 37HRCrecocida en láminaT1-13 V-11 Cr-3 Al Aleación
170 1 172 180 1 241 6 –tratamiento térmicoT1-13 V-11 Cr-3 Al Aleación
Ti-0.2Pd Aleación
Ti-8 Al-1 Mo-1 V Aleación
recocida en lámina
recocida en lámina
45 310 55 379 25 215HB
130 896 140 965 13 39HRC
Tabla E-5 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de titanioDatos de INCO.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, Internacional Nickel Co., Inc., Nueva York.
Resistencia últimaa la tensión
Elongaciónen 2 in
Aleacionesde magnesio
DurezaRockwello Brinell
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)Resistencia última
a la tensiónElongación
en 2 inCondición
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, Internacional Nickel Co., Inc., Nueva York.
AZ 31B
lámina dura
AZ 80A
forjada y madurada
AZ91A & AZ91B
AZ91C
fundido, tratada con solución y madurada
AZ92A
fundido, tratada con solución
fundido, tratada con solución y madurada
kpsi MPaMPakpsi %
56HB
73HB
69HB
72HB
63HB
60HB
70HB
65HB
63HB
81HB
EZ33A 50HB
HK31A 68HB
fundido y con tratamiento térmico 66HRB
BH55fundido, tratada con solución y madurada
A23ZH
ZK60A
recocida en lámina
forjada
fundida a presión
fundido
fundido
fundido y madurada
endurecida a presión
de extrusión 75HB
extrusión y madurada 82HB
152
221
228
248
152
97
131
97
97
152
110
200
103
90
262
303
22
32
33
36
22
14
19
14
14
22
16
29
15
13
38
44
37
42
48
50
33
24
40
25
40
40
23
37
32
27
49
53
255
290
331
345
228
165
276
172
276
276
159
255
221
186
338
365
2.5
21
15
11
6
3
5
2
10
3
3
8
8
4
14
11
Tabla E-6 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de magnesioDatos de INCO.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información
Apéndice E PROPIEDADES DE MATERIALES 989
E
Aleaciones dehierro fundido
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, International Nickel Co., Inc., N.Y.; Metals Handbook, American Society for Metals, Materials Park, Ohio.
Hierro fundido gris, clase 20
Hierro fundido gris, clase 30
Hierro fundido gris, clase 40
Hierro fundido gris, clase 50
Hierro fundido gris, clase 60
Hierro dúctil 60-40-18
Hierro dúctil 65-45-12
Hierro dúctil 80-55-06
fundido
fundido
fundido
fundido
fundido
recocido
recocido
recocido
Hierro dúctil 120-90-02 Templadoy revenido
Tabla E-7 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de hierro fundidoDatos de varias fuentes.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información
DurezaBrinell
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)Condición
Resistencia últimaa la tensión
Elongaciónen 2 in
MPa
–
–
–
–
–
324
331
365
827
kpsi
–
–
–
–
–
47
48
53
120
MPa
152
221
290
359
427
448
462
565
965
kpsi
22
32
42
52
62
65
67
82
140
MPakpsi -HB156
210
235
262
302
160
174
228
325
572
752
965
1 131
1 289
359
365
386
924
83
109
140
164
187
52
53
56
134
Aleaciones deacero inoxidable
DurezaRockwello Brinell
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)Resistencia última
a la tensiónElongación
en 2 in
* Propiedades de algunos metales y aleaciones, International Nickel Co., Inc., Nueva York.
Tipo 301
Tipo 302
Tipo 304
Tipo 410
Tipo 420
Tipo 431
Tipo 440C
17-4 PH (AISI 630)
17-7 PH (AISI 631)
recocido en tiras
rolado en frío
recocido en láminas
rolado en frío
recocido en láminas
rolado en frío
recocido en láminas
tratamiento térmico
recocido en barras
tratamiento térmico
recocido en barras
tratamiento térmico
recocido en barras
T y R @ 600 °Fendurecido
endurecido
MPakpsi
40
165
40
165
35
160
45
140
50
195
95
150
65
275
185
220
kpsi MPa %
85HRB
41HRC
85HRB
40HRC
80HRB
40HRC
80HRB
39HRC
92HRB
500HB
260HB
400HB
230HB
57HRC
44HRC
48HRC
Tipo 314
Tipo 316
Tipo 330
recocido en barras
recocido en láminas
rolado en caliente
recocido
50
40
55
35
180HB
85HRB
200HB
150HB
276
1 138
276
1 138
241
1 103
310
965
345
1 344
655
1 034
448
1 896
1 276
1 517
345
276
379
241
110
200
90
190
85
185
70
180
95
230
125
195
110
285
200
235
100
90
100
80
758
1 379
621
1 310
586
1 276
483
1 241
655
1 586
862
1 344
758
1 965
1 379
1 620
689
621
689
552
60
8
50
5
50
4
25
15
25
8
25
15
14
2
14
6
45
50
35
50
Tabla E-8 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de acero inoxidableDatos de INCO.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información
Condición
DISEÑO DE MÁQUINAS - Un Enfoque Integrado990
E
DurezaBrinell
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)Resistencia última
a la tensiónElongación
en 2 inCondiciónNúmeroSAE/AISI
1010
1020
1030
1035
1040
1045
1050
1060
1095
26
44
30
57
38
50
64
75
84
94
40
67
42
54
71
63
80
86
45
77
50
62
84
78
115
117
54
61
76
97
111
66
72
80
112
118
179
303
207
393
259
345
441
517
579
648
276
462
290
372
490
434
552
593
310
531
345
427
579
538
793
807
372
421
524
669
765
455
496
552
772
814
MPakpsi
47
53
55
68
68
75
76
97
106
123
72
80
76
86
85
92
110
113
82
91
90
108
100
104
158
163
98
112
116
140
156
120
147
130
176
183
kpsi MPa %28
20
25
15
20
32
12
28
23
17
18
12
18
28
12
29
21
19
16
12
15
20
10
28
13
9
12
18
23
17
14
10
9
21
12
10
-HB
95
105
111
131
137
149
149
255
302
495
143
163
149
170
170
192
241
262
163
179
179
217
197
235
444
514
200
229
229
277
311
248
13
269
363
375
324
365
379
469
469
517
524
669
731
848
496
552
524
593
586
634
758
779
565
627
621
745
689
717
1 089
1 124
676
772
800
965
1 076
827
1 014
896
1 213
1 262
rolado en caliente
rolado en frío
rolado en caliente
rolado en frío
rolado en caliente
normalizado @ 1 650 °Frolado en frío
templado y revenido @ 800 °Ftemplado y revenido @ 400 °Frolado en caliente
rolado en frío
rolado en caliente
normalizado @ 1 650 °Frolado en frío
templado y revenido @ 1 200 °Ftemplado y revenido @ 800 °Ftemplado y revenido @ 400 °Frolado en caliente
rolado en frío
rolado en caliente
normalizado @ 1 650 °Frolado en frío
templado y revenido @ 1 200 °Ftemplado y revenido @ 800 °Ftemplado y revenido @ 400 °Frolado en caliente
normalizado @ 1 650 °F
templado y revenido @ 1 200 °Ftemplado y revenido @ 1 000 °Ftemplado y revenido @ 800 °Frolado en caliente
normalizado @ 1 650 °Ftemplado y revenido @ 1 200 °Ftemplado y revenido @ 800 °Ftemplado y revenido @ 600 °F
templado y revenido @ 1 000 °F
Tabla E-9 Propiedades mecánicas de algunos aceros al carbonoDatos de varias fuentes.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información
* SAE Handbook, Society of Automotive Engineers, Warrendale, Pa.; Metals Handbook, American Society for Metals, Materials Park, Ohio.
Apéndice E PROPIEDADES DE MATERIALES 991
E
CondiciónNúmeroSAE/AISI
DurezaRockwello Brinell
Resistencia a la fluenciapor tensión (0.2% de
deformación remanente)Resistencia última
a la tensiónElongación
en 2 in
MPakpsi kpsi MPa %
BH05212521901templado y revenido
BH051035774recocido7204
BH46221231311templado y revenido
52recocido @ 1 450 °F BH65182180314
63normalizado @ 1 650 °F BH7915279
102templado y revenido @ 1 200 °F BH54222811
173templado y revenido @ 800 °F BH08331681
212templado y revenido @ 400 °F BH1401632
61recocido @ 1 450 °F BH79162590414
95normalizado @ 1 650 °F BH20381841
95templado y revenido @ 1 200 °F BH03222011
165templado y revenido @ 800 °F BH07331181
238templado y revenido @ 400 °F BH0158752
124templado y revenido @ 1 200 °F BH082910410434
156templado y revenido @ 1 000 °F BH06331071
198templado y revenido @ 800 °F BH03401312
230templado y revenido @ 600 °F BH68401052
BH291326995recocido0516
BH41361751841templado y revenido
BH091525906recocido0478
BH88281441331templado y revenido
BH4025220136recocido0431
templado y revenido @ 1 000 °F CRH559592052
templado y revenido @ 400 °F CRH455092062
templado y revenido @ 600 °F CRH454092062
templado y revenido @ 400 °F CRH2501072502
templado y revenido @ 400 °F CRH754003572
templado y revenido @ 400 °F CRH955043082
templado y revenido @ 400 °F CRH857513012
templado y revenido @ 1 050 °F CRH259562522
H-11
L-6 recocido @ 1 425 °F BRH39525955
P-20
S-1
S-5
S-7
A-8
recocido @ 1 600 °F BRH695200135
recocido @ 1 425 °F BRH797100157
recocido @ 1 475 °F BRH694200106
recocido @ 1 450 °F BRH695250146
recocido @ 1 525 °F BRH59523955
recocido @ 1 550 °F BRH794230156
recocido @ 1 425 °F BRH695230147L-2
752
324
779
359
434
703
1 193
1 462
421
655
655
1 1381 641
855
1 076
1 365
1 586
407
1 020
414
917
434
1 724
1 793
1 793
1 413
1 896
1 931
1 448
1 551
379
365
517
414
441
379
448
510
862
517
910
558
669
814
1 282
1 627
655
1 020
758
1 248
1 772
965
1 172
1 469
1 724
662
1 082
655
993
703
2 034
1 999
1 999
1 862
2 068
2 344
2 172
1 827
655
689
689
689
724
641
710
710
Tabla E-10 Propiedades mecánicas de algunas aleaciones y herramientas de aceroDatos de varias fuentes.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información
* Machine Design Materials Reference Issue, Penton Publishing Cleveland Ohio: Metals Handbook, ASM, Materials Park, Ohio.
DISEÑO DE MÁQUINAS - Un Enfoque Integrado992
E
2 a 80
5 a 25
* Modern Plastics Encyclopedia, McGraw-Hill, Nueva, York, Machine Design Materials Reference Issue, Penton Publishing Cleveland Ohio.
ABS
20–40% relleno de vidrio
Acetal
20–30% relleno de vidrio
Acrílico
Fluoroplástico (PTFE)
Nylon 6/6
Nylon 11
20–30% relleno de vidrio
Policarbonato
10–40% relleno de vidrio
Polietileno HMW
Óxido de polifenileno
20–30% relleno de vidrio
Polipropileno
20–30% relleno de vidrio
Poliestireno de impacto
20–30% relleno de vidrio
Polisulfuro
GPa
2.1
4.1
3.4
6.9
2.8
1.4
1.4
1.3
2.5
2.4
6.9
0.7
2.4
7.8
1.4
4.8
2.1
0.7
2.5
Mpsi
0.3
0.6
0.5
1.0
0.4
0.2
0.2
0.2
0.4
0.4
1.0
0.1
0.4
1.1
0.2
0.7
0.3
0.1
0.4
1.05
1.30
1.41
1.56
1.18
2.10
1.14
1.04
1.26
1.20
1.35
0.94
1.06
1.23
0.90
1.10
1.07
1.25
1.24
MaterialMódulo de
elasticidad Eaproximado
Gravedadespecífica
MPa
41.4
68.9
60.7
68.9
68.9
34.5
68.9
55.2
88.3
62.1
117.2
17.2
66.2
106.9
34.5
51.7
27.6
82.7
70.3
kpsi
6.0
10.0
8.8
10.0
10.0
5.0
10.0
8.0
12.8
9.0
17.0
2.5
9.6
15.5
5.0
7.5
4.0
12.0
10.2
Resistenciaúltima a la
tensión
%
3
60
7
5
100
60
300
4
100
2
525
20
5
500
2
1
50
Elongaciónen 2 in
160–200
200–230
220
185–220
140–190
350–330
180–300
180–300
250–340
250
275
–
212
260
250–320
300–320
140–175
180–200
300–345
°F
Temp.máx.
68.9
82.7
124.1
124.1
103.4
41.4
68.9
55.2
88.3
82.7
117.2
–
113.1
120.7
48.3
42.7
41.4
110.3
95.8
MPa
10.0
12.0
18.0
18.0
15.0
6.0
10.0
8.0
12.8
12.0
17.0
–
16.4
17.5
7.0
6.2
6.0
16.0
13.9
kpsi
Resistenciaúltima a lacompresión
Tabla E-11 Propiedades mecánicas de algunos plásticos de ingenieríaDatos de varias fuentes.* Valores aproximados. Consulte a los fabricantes de material para mayor información