Estructura de los materiales.Propiedades y ensayos
¿Qué es la materia?¿Cómo esta compuesta? ¿Qué características tiene? ¿Cómo se pueden medir las propiedades?
Antonio Vives
Estructura atómica
La materia como sabemos está compuesta por átomos y los átomos a su tienen un núcleo en el que están los protones (+) y neutrones y alrededor de él están describiendo órbitas en diferentes niveles energéticos los electrones (-).
En principio el átomo es neutro, es decir el número de electrones es igual al de protones.
La distribución de los electrones en las diferentes orbitas depende del número de electrones que tenga el átomo.
Niveles energéticos de los electrones
Los electrones se distribuyen en diferentes niveles energéticos y en cada nivel tiene subniveles y en cada uno de ellos caben una cantidad determinada de electrones:
s2; p6; d10; f14; g16
Distribución átomos en tabla periódica
Enlaces atómico
Dependiendo de la distribución de los electrones y como queden las últimas capas los átomos se unirán para formar la materia formando diferentes tipo de enlaces, intentando siempre completar las últimas capas. Enlace iónico (Se ceden electrones de un átomo a otro). Enlace covalente (Se comparten electrones de las últimas
capas). Enlace metálico (Los electrones son de todos).
Enlace iónico
Na: 11 Cl: 17
Enlace covalente
Enlace metálico
Estructura cristalina
Los átomos en muchos casos se unen formando redes cristalinas y estas pueden ser de diversas formas y maneras.
BCC: Cúbica centrada en el cuerpo
FCC: Cúbica centrada en las caras
HCP: Hexagonal compacta
Propiedades de los materiales Elasticidad: es la capacidad que tienen los materiales de recuperar la
forma primitiva cuando cesa el esfuerzo sobre él.
Plasticidad: es la capacidad de adquirir deformaciones permanentes sin romperse.
Cohesión: es la resistencia que ofrecen los átomos a separarse
Dureza: es la resistencia del material a ser rayado o penetrado
Tenacidad: es la resistencia a la rotura por la acción de fuerzas exteriores.
Fragilidad: lo opuesto a la tenacidad.
Fatiga: es la resistencia a la rotura frente a esfuerzos repetitivos.
Resilencia: resistencia a la rotura por impacto.
Clasificación y tipos de Ensayo
Rigurosidad: Técnicos de control.(Proceso productivo) Científicos. (Durante la investigación)
Forma: Destructivos No destructivos
Métodos empleados: Químicos Metalográficos. (Estructura interna) Físicos y físico-químicos. Mecánicos
Ensayo de tracción Permite determinar la resistencia a la
tracción de los materiales, con ello se obtiene el límite elástico, el alargamiento, la estricción y el módulo elástico.
Con todo esto se determina la elasticidad y la tenacidad del material.
Ensayo de tracción
El ensayo de tracción se refleja en una gráfica donde podemos resaltar varios puntos. O origen P fin zona proporcionalidad E fin zona elástica R rotura física S rotura visual
Ensayos de tracción en diferentes materiales
Ensayo Acero
Ley de Hooke
Dentro de la zona de proporcionalidad se cumple la Ley de Hooke, que dice que las deformaciones son proporcionales a los esfuerzos. Donde. σ: tensión Є: Elongación E: Modulo de Young ∆l: incremento de long. lo: Long. inicial
E
lo
l
s
F
Tensiones máximas de algunos materiales
Ensayo de dureza. Brinell
Se emplea una bola de acero templado de diámetro conocido y se aplica una fuerza sobre ella, que penetrará en el material a ensayar.
Se mide el diámetro de la huella y la dureza viene dada por:
s
FHB
Superficie del casquete esférico=π·D·f
Donde:
A HB no se le pone unidades, pero:
-F debe estar en Kp. (Kgf)
- S en mm2
2
22 dDDf
Ensayo de dureza. Vickers Se emplea una pirámide de diamante de
base cuadrangular y se aplica una fuerza sobre ella, que penetrará en el material a ensayar.
Se mide el diámetro de la huella y la dureza viene dada por:
s
FHB
s
FHV
682
2
sen
ds
Ensayo de dureza. Rockwell Se mide la profundidad e la huella dejada por un elemento penetrador que puede ser una
bola o un cono. Se aplica una carga previa durante un tiempo , luego la carga total y después se deja la
carga previa y se mide la diferencia de altura con la carga precia colocada al principio y la carga que se deja al final que debe ser igual a la previa.
Ensayo de resiliencia. Péndulo Charpy
La resiliencia es la resistencia al la rotura frente a un golpe y lo que se mide es la energía potencial absorbida por la sección de la pieza en la rotura
s
Ep
Energía potencial absorbida en Julio/cm2
Ensayo de fatiga.
Consiste en someter una probeta a un esfuerzo cíclico y repetitivo hasta su rotura y comprobar así cuantos ciclos aguanta. Al final la probeta rompe por agotamiento, fatiga del material.
Otros ensayos.
Existen otros tipos de ensayos como:
Plegado Embutición Magnetismo Conductividad Flexión Cortadura, etc.
Hasta la próxima
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