Materiales

1. Introducción: para elegir el material más adecuado para una determinada aplicación, es necesario conocer las propiedades del mismo. Las más importantes a la hora de decantarse por la elección de uno u otro material son la plasticidad, la cohesión y la elasticidad, todas ellas propiedades mecánicas. Por eso en nuestro estudio de las propiedades de los materiales, daremos más importancia a estas últimas. Estudiaremos también una serie de propiedades generales como la densidad, las propiedades térmicas y eléctricas.

Para poder valorar las propiedades es necesario realizar ensayos. Así la propiedad de la cohesión se valora mediante ensayos de dureza y la elasticidad y plasticidad gracias al ensayo de tracción.

Por eso en este tema estudiaremos las propiedades de los materiales y las técnicas de ensayo y medida de las mismas.

2. Propiedades de los materiales: las propiedades de los materiales se clasifican en propiedades físicas, químicas y tecnológicas. D Dentro de las propiedades físicas se estudian las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas, además de otras propiedades como la densidad.

Las propiedades químicas más representativas son la resistencia a la oxidación y a la corrosión.

Las propiedades tecnológicas más comunes son la soldabilidad y la fusibilidad.

De todas ellas centraremos nuestro estudio principalmente en las propiedades mecánicas que son las más interesantes a la hora de ser evaluadas mediante ensayos.

2.1. Mecánicas: las propiedades mecánicas son las que determinan el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a fuerzas externas. A continuación estudiamos algunas de esas propiedades.

Cohesión: se define como la resistencia que oponen las moléculas de los materiales a separarse unas de otras.

Maleabilidad y ductibilidad: la maleabilidad es la capacidad de los materiales de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de compresión; mientras que la ductibilidad es la capacidad de los materiales de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de tracción.

Dureza: se define como la resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o penetrado por otro. Esta propiedad asociada a la cohesión se valora mediante ensayos de dureza tanto al rayado como a la penetración.

Elasticidad y plasticidad: la elasticidad se define como la capacidad de un material de recobrar su forma primitiva cuando cesa la causa que lo deformo, mientras que la plasticidad es la capacidad de algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes sin llegar a romperse. La elasticidad y la plasticidad se pueden valorar mediante el ensayo de tracción.

Tenacidad y fragilidad: La fragilidad es la propiedad contraria a la tenacidad. Decimos que un material es frágil si su rotura se produce repentinamente y sin previa deformación; y decimos que un material es tenaz si la rotura se produce después de una deformación plástica. Mediante el ensayo de tracción, observando la curva característica del ensayo, podemos diferencias si un material es frágil o tenaz. La mayor o menor fragilidad de los materiales la podemos valorar mediante el ensayo de choque o de resilencia.

Fatiga: se define como la resistencia a la rotura de un material sometido a esfuerzos variables tanto en magnitud como en sentido. Esta propiedad se valora mediante el ensayo de fatiga.

Resilencia: se define como la capacidad de un material de absorber energía en la zona elástica al someterlo a un esfuerzo de rotura. Esta propiedad se valora mediante el ensayo por choque o de resilencia.

Resistencia mecánica: se define cono la capacidad de un material para soportar una carga externa.

2.2. Propiedades generales: en este apartado vamos a estudiar las propiedades térmicas – conductividad térmica, dilatación térmica, capacidad calorífica y calor específico -, las propiedades eléctricas – conductividad eléctrica -, y la densidad.

Densidad: se define como la relación entre la masa y el volumen. A la hora de escoger un material para una determinada aplicación es una propiedad muy importante.

Conductividad eléctrica: representa la capacidad de los materiales para conducir la electricidad. Por lo general los metales son buenos conductores de la electricidad, mientras que los plásticos son aislantes. Por eso nunca fabricaríamos un enchufe únicamente de metal.

Dilatación térmica: esta propiedad pone de manifiesto que al aumentar la temperatura los materiales aumentan su volumen, y al disminuir lo reducen.

Conductividad térmica: representa la capacidad de los cuerpos para transmitir el calor. Por lo general los plásticos son malos conductores del calor, por eso las asas de una pota son de plástico.

3. Técnicas de medida y ensayo de propiedades: los ensayos son procedimientos normalizados con los que miden las propiedades de los materiales. Estos intentan simular las condiciones de trabajo para determinar la idoneidad del material o pieza en cuestión. Debido a la diversidad de propiedades y a las diferentes formas de determinarlas, es necesario realizar una clasificación de los ensayos.

3.1. Clasificación de los ensayos: los ensayos se pueden clasificar en:

Según la rigurosidad del ensayo

Ensayos científicos: son ensayos que se realizan en laboratorios especializados y nos permiten obtener valores precisos y reproducibles de las propiedades ensayadas, ya que las condiciones a las que se somete el material están convenientemente normalizadas.

Ensayos tecnológicos: se hacen en fábrica e indican calidades de material.

Según la naturaleza del ensayo:

Ensayos químicos: permiten conocer la composición cualitativa y cuantitativa del material, así como la naturaleza del enlace químico o la estabilidad del material ante la presencia de compuestos corrosivos.

Ensayos metalográficos: con el uso del microscopio nos permiten conocer la estructura interna del material.

Ensayos físicos: tienen por objeto cuantificar ciertas propiedades físicas como la densidad, la conductividad térmica y eléctrica.

Ensayos mecánicos: con ellos se determina la resistencia del material a ciertos esfuerzos. Los ensayos de este tipo más importantes son: dureza, fatiga, choque, tracción, etc.

Según

...