Ensayo De Materiales

1. INTRODUCCIÓN

Los materiales industriales se pueden clasificar como:

• Materiales metálicos

• Materiales poliméricos (plásticos y gomas sintéticas)

• Materiales cerámicos

• Materiales compuestos

• Materiales electrónicos (semiconductores)

Los materiales metálicos se puede clasificar como:

• Metales y aleaciones férreas

• Metales y aleaciones no férreas

Los metales son materiales correspondientes a las sustancias inorgánicas compuestos por uno o mas elementos metálicos, pudiendo contener también algunos elementos inorgánicos

Ejemplo de elementos metálicos son:

• Hierro (fierro),(Fe)

• Cobre (Cu)

• Aluminio (Al)

• Níquel (Ni)

• Titanio (Ti)

• etc.

Ejemplo de elementos no metálicos que pueden estar contenidos en los metales:

• Carbono (C)

• Nitrógeno (N)

• Oxigeno (O)

• etc.

Los materiales metálicos pueden ser metales puros o aleaciones metálicas, siendo la mayoría de los materiales metálicos de usos industriales aleaciones metálicas que en general presentan mejores propiedades mecánicas que los metales puros.

Los metales tienen una estructura en la cual los átomos se encuentran dispuestos en una forma determinada denominada "estructura cristalina" que representa una forma ordena de distribución, la cual le confiere al metal muchas de sus propiedades.

1.1 PROPIEDADES DE LOS METALES.

Las propiedades se manifiestan en el interior del material y están asociadas a la estructura cristalina del mismo. Estas propiedades se pueden diferenciar según el campo de aplicación del material como propiedades:

• Físicas

• Químicas

• Eléctricas

• Mecánicas

• Tecnológicas

1.1.1 PROPIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS Y ELÉCTRICAS

Estas propiedades suelen agruparse como propiedades físicas y las que más interesan desde el punto de vista de la aplicación industrial son:

• Densidad

• Peso especifico

• Calor especifico

• Punto de fusión

• Conductividad térmica

• Conductividad eléctrica

• Resistencia eléctrica

• Dilatación térmica

Densidad y peso especifico

Todo cuerpo de un material, esta constituido por cierta cantidad de sustancia o de materia denominada masa (m) del cuerpo. Sobre esta masa del cuerpo, la masa de la tierra ejerce una fuerza de atracción denominada fuerza gravitatoria (G), también conocida como peso del cuerpo

Todo cuerpo material ocupará un volumen (V) en el espacio

Densidad Es la relación entre la masa de un cuerpo respecto al volumen que ocupa en el espacio.

DENSIDAD

Peso especifico es la relación entre la fuerza de gravitación G que actúa sobre un cuerpo respecto

al volumen que ocupa dicho cuerpo.

PESO ESPECIFICO

Unidades de masa son el kilogramo (Kg.) y el gramo (g)

Unidades de volumen son el centímetro cúbico (cm 3 ), el decímetro cúbico (dm 3 ) y el metro cúbico (m 3 ).

Unidades de fuerza gravitatoria o peso son . el Newton (N), el Kilopond (kp) y el decaNewton o

da newton (dN)

g = Es la aceleración de la gravedad se puede considerar g = 9,8 m/s2

Nota: 1 dN = 1 kp

Si se conoce el volumen de un cuerpo y el material de que esta constituido, se puede determinar el peso total del cuerpo, mediante la expresión :

G = γ xV

Algunas propiedades físicas se pueden obtener de la tabla 1.1

TABLA N° 1.1 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE DIVERSOS METALES

MATERIAL Número atómico Símbolo atómico

Estructura cristalina Densidad

G /cm3 Peso especifico

Kp / dm3 Calor especifico

Cal / g x ºc Conductividad

Térmica

Cal / (cm2 sºc / cm) Temp. De fusion

ºc Limite de fluencia

Kp/mm2 Limite de ruptura

dN /mm2 o kp / mm2 Alargamiento

% Módulo de elasticidad dN/ mm2 o kp/mm2

Aluminio puro Al 13 CCC 2.699 660

Aluminio 2024-T3 2,77 2,77 0,23 0,45 530 35 50 18

Aluminio 6061-T6 2.70 2.70 0,23 0,37 600 28 32 17

Aluminio7079-T6 2.74 2.74 0,23 0,29 500 48 55 14

Berilio QMV Be 4 Hex. 1.85 1.85 0,45 0,35 1285 19-27 23-36 1 - 3,5

Cobre puro Cu 29 CCC 8.90 8.90 0,092 0,93 1084

Oro puro Au 79 CCC 19,32 19,32 0,031 0,71 1063 13 30

Plomo puro Pb 82 CCC 11,34 11,34 0,031 0,09 345 0,9 1,8 20 - 50

Molibdeno forjado Mo 42 CC 10,30 10,30 0,07 0,34 2630 56 84-140

Níquel puro Ni 28 CCC 8,90 8,90 0,11 0,22 1455

Platino Pt 78 CCC 21,45 21,45 0,031 0,16 1773 14-17 35 - 40

Plata pura Ag 47 CCC 10,5 10,5 0,056 0.99 960 6 13 48

Acero AISI C1020 7,85 7,85 0,10 0,11 1530 34 46 36

Acero AISI304 8,03 8,03 0,12 0,04 1450 27 61 65

Tantalio Ta 73 CC 16,60 16,60 0,03 0,13 3030 35-102 1 - 40

Titanio Ti 22 HC 4,85 4,85 0,13 0,017 1730 133 140 9

Tungsteno W 74 CC 19,3 19,3 0,033 0,39 3400 13-420 1 - 3

Antimonio Sb 51 hex. 6.70 630.7

Cobalto Co. 27 HC 8.83 1495

Cromo Cr 24 BC 7.19 1875

Estaño Sn 50 CCC 2.6 768

Hierro Fe 26 CCC

BC 7.87 1538

Itrio Y 39 HC 4,469 1522

Molibdeno Mo 42 CC 10.22 2610

Silicio Si 14 CCC 2.33 1410

Vanadio V 23 CC 6.1 1900

1.1.2. PROPIEDADES TECNOLOGICAS DE LOS METALES

Estas propiedades indican el comportamiento de un material metálico a un proceso de trabajo del material, algunas de estas propiedades son:

• Colabilidad

• Maleabilidad

• Mecanizabilidad

• Soldabilidad

• Templabilidad

Colabilidad.

Se denominan metales colables a aquellos materiales que funden y pueden colarse en moldes a temperaturas rentables

Maleabilidad

Es una propiedad de los materiales metálicos que en estado sólido admiten variaciones plásticas o deformaciones permanentes de su forma bajo cargas, conservando su cohesión sin acusar grietas ni roturas.

Los materiales que tienen la aptitud de ser transformados en laminas muy delgadas por el proceso de laminado en frío o en caliente, deben ser o son materiales muy maleables.

Mecanizabilidad

También denominado índice de mecanizado o mecanibilidad es la propiedad que tienen los materiales metálicos de ser mecanizados por arranque de viruta aplicando fuerzas de corte tecnológicamente razonables y a un bajo costo

Se considera como índice de referencia el valor 100 para un acero C45 normalizado

Soldabilidad

Es la propiedad de un material metálico de ser unido entre sí y con otros materiales mediante un proceso de soldadura por fusión o por presión.

Templabilidad

Es la propiedad de un material metálico que indica su aptitud para ser endurecido por un proceso de tratamiento térmico predeterminado.

Estas propiedades tecnológicas son propiedades cualitativas, es decir se puede decir que un material metálico tiene más o menos aptitud para ser soldado, templado, etc., aunque en algunos casos se a intentado elaborar ensayos y procedimientos para poder medir estas propiedades.(Propiedad cuantitativa)

1.1.3. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS METALES

Las propiedades mecánicas se manifiestan al someter a los materiales a determinados ensayos mecánicos .

Las propiedades mecánicas de los materiales metálicos que son de importancia en aplicaciones industriales son las siguientes:

• Resistencia a la tensión de tracción, (esfuerzo de tracción)

• Resistencia de cizalle o cortadura, (esfuerzo al corte por cizalle)

• Resistencia de flexión, (esfuerzo de flexión)

• Resistencia de compresión (esfuerzo de compresión)

• Elasticidad (módulo elástico)

• Alargamiento (porcentaje de alargamiento)

• Tenacidad

• Estricción

• Resiliencia

• Dureza

Todas estas propiedades mecánicas tienen como factor común que describe el comportamiento del material bajo la acción de fuerzas externas, y son todas mensurables, medibles o cuantitativas.

La resistencia a la tensión

• Mide la capacidad que tiene un material de soportar las fuerzas o cargas que tiendan a deformarlo o a romperlo.

• Esta capacidad depende de la mayor o menor cohesión que tiene la estructura cristalina del material cohesión a nivel atómico o molecular

• Esta propiedad

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