Universidad Alas Peruanas

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESMECANICOS

Asignatura:Tecnologa de los MaterialesDocente:Magno Chaparro SalasSemestre:4 Alumno:Ridel Darwin Merma Hilario

AO2015

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES MECANICOSLas propiedades mecnicas de los materiales refieren la capacidad de cada material en estado slido a resistir acciones de cargas o fuerzas.

Las Estticas: Las cargas o fuerzas actan constantemente o creciendo poco a poco. Las Dinmicas: Las cargas o fuerzas actan momentneamente, tienen carcter de choque. Las Cclicas o de signo variable: Las cargas varan por valor, por sentido o por ambos simultneamente.

En ingeniera, las propiedades mecnicas de los materiales son las caractersticas inherentes, que permiten diferenciar un material de otro. Tambin hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanizacin que pueda tener.1. Elasticidad.- Se refiere a la propiedad que presentan los materiales de volver a su estado inicial cuando se aplica una fuerza sobre l. La deformacin recibida ante la accin de una fuerza o carga no es permanente, volviendo el material a su forma original al retirarse la carga. En fsica el trmino elasticidad designa la propiedad mecnica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la accin de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

2. Plasticidad.- Capacidad de un material a deformarse ante la accin de una carga, permaneciendo la deformacin al retirarse la misma. Es decir es una deformacin permanente e irreversible. La plasticidad es la propiedad mecnica de un material inelstico, natural, artificial, biolgico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elstico, es decir, por encima de su lmite elstico. En los metales, la plasticidad se explica en trminos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones. En los materiales elsticos, en particular en muchos metales dctiles, un esfuerzo uniaxial de traccin pequeo lleva aparejado un comportamiento elstico. Eso significa que pequeos incrementos en la tensin de traccin comporta pequeos incrementos en la deformacin, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformacin completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un lmite, llamado lmite elstico, tal que si cierta funcin homognea de las tensiones supera dicho lmite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles.

Este tipo de comportamiento elasto-plstico descrito ms arriba es el que se encuentra en la mayora de metales conocidos, y tambin en muchos otros materiales. El comportamiento perfectamente plstico es algo menos frecuente, e implica la aparicin de deformaciones irreversibles por pequea que sea la tensin, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plstico. Otros materiales adems presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente ms grandes para aumentar su deformacin plstica total. E incluso los comportamientos anteriores pueden ir acompaados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de deformacin altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre de visco-plasticidad.

3. Maleabilidad.- Es la propiedad de un material duro de adquirir una deformacin acuosa mediante una descompresin sin romperse. A diferencia de la ductilidad, que permite la obtencin de hilos, la maleabilidad favorece la obtencin de delgadas lminas de material. El elemento conocido ms maleable es el oro, que se puede malear hasta lminas de una diezmilsima de milmetro de espesor. Tambin presentan esta caracterstica otros metales como el platino, la plata, el cobre, el hierro y el aluminio.

4. Ductilidad.- La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metlicas o materiales asflticos, los cuales bajo la accin de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse,1 permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dctiles. Los materiales no dctiles se califican como frgiles. Aunque los materiales dctiles tambin pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura slo sucede tras producirse grandes deformaciones.En otros trminos, un material es dctil cuando la relacin entre el alargamiento longitudinal producido por una traccin y la disminucin de la seccin transversal es muy elevada.En el mbito de la metalurgia se entiende por metal dctil aquel que sufre grandes deformaciones antes de romperse, siendo el opuesto al metal frgil, que se rompe sin apenas deformacin.No debe confundirse dctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material est soportando una fuerza considerable; esto es, mientras la carga sea pequea, la deformacin tambin lo ser, pero alcanzado cierto punto el material cede, deformndose en mucha mayor medida de lo que lo haba hecho hasta entonces pero sin llegar a romperse.

5. Dureza.- Es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Opuesta a duro es blando. El diamante es duro porque es difcil de rayar. Es la capacidad de oponer resistencia a la deformacin superficial por uno ms duro. La dureza es la oposicin que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetracin, la abrasin, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. Tambin puede definirse como la cantidad de energa que absorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho ms difcil de rayar. En metalurgia la dureza se mide utilizando un durmetro para el ensayo de penetracin. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza. El inters de la determinacin de la dureza en los aceros estriba en la correlacin existente entre la dureza y la resistencia mecnica, siendo un mtodo de ensayo ms econmico y rpido que el ensayo de traccin, por lo que su uso est muy extendido. Hasta la aparicin de la primera mquina Brinell para la determinacin de la dureza, sta se meda de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material ms duro que se empleaba en los talleres.Las escalas de Dureza de uso industrial son las siguientes:

Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W. Para materiales duros, es poco exacta pero fcil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a traccin. Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de seales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza estndar. Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la ms extendida, ya que la dureza se obtiene por medicin directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeo tamao de la huella. Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterizacin de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algn tratamiento de endurecimiento superficial. Dureza Rosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la abrasin medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindn con un valor de 1000. Dureza Shore: Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un mtodo elstico, no de penetracin como los otros. Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirmide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor. Dureza Webster: Emplea mquinas manuales en la medicin, siendo apto para piezas de difcil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell.

En mineraloga se utiliza la escala de Mohs, creada por el Aleman Friedrich Mohs en 1820, que mide la resistencia al rayado de los materiales:

DurezaMineralComposicin qumica

1Talco, (se puede rayar fcilmente con la ua)Mg3Si4O10(OH)2

2Yeso, (se puede rayar con la ua con ms dificultad)CaSO42H2O

3Calcita, (se puede rayar con una moneda decobre)CaCO3

4Fluorita, (se puede rayar con un cuchillo)CaF2

5Apatita, (se puede rayar difcilmente con un cuchillo)Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

6Feldespato, (se puede rayar con una cuchilla deacero)KAlSi3O8

7Cuarzo, (raya el acero)SiO2

8Topacio,Al2SiO4(OH-,F-)2

9Corindn, (slo se raya mediantediamante)Al2O3

10Diamante, (el mineral natural ms duro)C

6. Fragilidad: La fragilidad se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque tcnicamente la fragilidad se define ms propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformacin. Por el contrario, los materiales dctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo deformaciones plsticas, tras superar el lmite elstico. Los materiales frgiles que no se deforman plsticamente antes de la fractura suelen dan lugar a "superficies complementarias" que normalmente encajan perfectamente. Curvas representativas de Tensin-Deformacin de un material frgil (rojo) y un material dctil y tenaz (azul).

La rotura frgil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energa, a diferencia de la rotura dctil, ya que la energa absorbida por unidad de volumen viene dada por: Si un material se rompe prcticamente sin deformacin las componentes del tensor deformacin resultan pequeas y la suma anterior resulta en una cantidad relativamente pequea. La fragilidad de un material adems se relaciona con la velocidad de propagacin o crecimiento de grietas a travs de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura sbita de los materiales con estas caractersticas una vez sometidos a esfuerzos. Por el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance de grietas.Otros trminos frecuentemente confundidos con la fragilidad que deben ser aclarados: Lo opuesto a un material muy frgil es un material dctil. Por otra parte la dureza no es opuesto a la fragilidad, ya que la dureza es la propiedad de alterar solo la superficie de un material, que es algo totalmente independiente de si ese material cuando se fractura tiene o no deformaciones grandes o pequeas. Como ejemplo podemos citar el diamante que es el material ms duro que existe, pero es extremadamente frgil. La tenacidad puede estar relacionada con la fragilidad segn el mdulo de elasticidad, pero en principio un material puede ser tenaz y poco frgil (como ciertos aceros) y puede ser frgil y nada tenaz (como el barro cocido).