Introducción a la ciencia de materiales

1.- Fundamentos de Materiales

1.1.- Clasifica los materiales de uso en mecánica, según su origen y naturaleza

1.2.- Describe los tipos de ensayos de materiales y las propiedades mecánicas de diferentes materiales

Materiales:

Descripción.

Clasificación general (origen y naturaleza).

Propiedades:

1. Físicas.

2. Químicas.

3. Tecnológicas.

4. Mecánicas

Descripción de Ensayos:

1. Impacto.

2. Tracción.

3. Dureza.

INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE MATERIALES

CONCEPTO DE MATERIALES: Cuando se utiliza el término material en plural, es decir, materiales, se está haciendo referencia por lo general al conjunto de elementos que son necesarios para actividades o tareas específicas. La noción de materiales puede aplicarse a diferentes situaciones y espacios, pero siempre girará en torno a varios elementos que son importantes y útiles para desempeñar determinada acción, además de que son también objetos que deben ser utilizados de manera conjunta.

MATERIA PRIMA: todos los elementos que se incluyen en la elaboración de un producto. La materia prima es todo aquel elemento que se transforma e incorpora en un producto final.

PRODUCTO: Algo producido o que es el resultado de un trabajo o esfuerzo. Resultado de un proceso natural, social, industrial, etc.

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MATERIALES

1.-Metales. Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. Las aleaciones (combinaciones de metales) conceden alguna propiedad particularmente deseable en mayor proporción o permiten una mejor combinación de propiedades.

a) Los materiales ferrosos: viene de la palabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero.

b) Los materiales no ferrosos: no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas.

2.-Cerámicos. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. Nuevas técnicas de procesos consiguen que los cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga. Dentro de este grupo de materiales se encuentran: el ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos.

3.-Polímeros. Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas. Los polímeros termoplásticos, en los que las cadenas moleculares no están conectadas de manera rígida, tienen buena ductibilidad y conformabilidad; en cambio, los polímeros termoestables son más resistentes, a pesar de que sus cadenas moleculares fuertemente enlazadas los hacen más frágiles. Tienen múltiples aplicaciones, entre ellas en dispositivos electrónicos.

4.-Semiconductores. Su conductividad eléctrica puede controlarse

para su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles.

5.-Materiales compuestos. Como su nombre lo indica, están formados a partir de dos o más materiales de distinto grupos, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de forma individual. Termoplásticos reforzados por fibra larga. Por ejemplo. Termoplásticos tejidos de vidrio. Compuestos termoformados o termoestables, Cermet (cerámica y metal), Laminado metal-intermetal, Metal duro (carburo en matriz metálica) etc.

6.-Materias primas naturales: Son obtenidas directamente de la naturaleza y se han usadas desde la antigüedad por el hombre.

Confeccionar una serie de usos y casos relacionados con vehículos

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS MATERIALES

En forma general, las propiedades se separan para su estudio en cuatro grandes ramas: propiedades físicas, químicas, propiedades mecánicas y tecnológicas.

1.-PROPIEDADES MECÁNICAS: El comportamiento de los materiales queda definido por su estructura. a nivel microscópico, la estructura electrónica de un átomo determina la naturaleza de los enlaces atómicos que a su vez contribuye a fijar las propiedades de un material dado. Describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas.

Tenacidad: Es la propiedad que tienen ciertos materiales de soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se les apliquen.

Dureza: Es la resistencia que un material opone a la penetración.

Elasticidad: Consiste en la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.

Fragilidad: Un material es frágil cuando se rompe fácilmente por la acción de un choque.

Plasticidad: Aptitud de algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes, bajo la acción de una presión o fuerza exterior, sin que se produzca rotura. Ductilidad: Considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseen ciertos metales para poder estirarse en forma de hilos finos. Maleabilidad: Otra variante de la plasticidad, consiste en la posibilidad de transformar algunos metales en láminas delgadas.

Fluencia: Propiedades de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas

Las anteriores propiedades mecánicas generan esfuerzos mecánicos los cuales se valoran con exactitud mediante ensayos mecánicos:

Ensayo de tracción: Ofrece una idea aproximada de la tenacidad y elasticidad de un material.

Ensayos de dureza: Permiten conocer el grado de dureza del material.

Ensayos al choque: Su práctica permite conocer la fragilidad y tenacidad de un material.

Ensayos tecnológicos: Ponen de manifiesto las características de plasticidad que posee un material para proceder a su forja, doblado, embutido, etc.

2.- ESFUERZOS MECÁNICOS : Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son:

Esfuerzo cíclicos

Esta propiedad se utiliza para medir materiales que van a estar sometidos a acción de cargas periódicas.

Esfuerzos de compresión

Las cargas de compresión son fuerzas que tratan de comprimir un objeto para unirlo o hacerlo más corto

Esfuerzos de Flexión

Las cargas de flexión son fuerzas que tratan de doblar un objeto mientras se sostiene por uno ambos extremos

Esfuerzos de tracción

Las cargas de tensión o tracción son fuerzas que tratan de tirar algo para separarlo.

Esfuerzos de corte.

Las cargas de corte son fuerzas opuestas que tratan de empujar un objeto en direcciones contrarias al mismo tiempo.

Esfuerzos de Torsion

Las cargas de torsión son fuerzas que tratan de hacer girar un objeto en direcciones opuestos

Las cargas pandeo son fuerzas que generan un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales (deflexión) a la dirección principal de compresión.

2.-ENSAYOS MECÁNICOS TECNOLÓGICOS PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

Determina la capacidad de un metal a ser conformado en piezas o partes útiles o aprovechables.

Conformabilidad: Propiedad del metal que mide su maleabilidad.

Colabilidad: Capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defecto para que un metal sea colabe debe poseer gran fluides.

Soldabilidad: Es la actitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo presión ejercida sobre

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