Propiedades físico-mecánicas de los materiales. Podemos

Propiedades físico-mecánicas de los materiales.
Podemos considerar las propiedades de un material en dos categorías: mecánicas y físicas. Las
propiedades mecánicas, que describen la forma en que el material responde a una fuerza
aplicada, incluyen resistencia, rigidez y ductilidad. Sin embargo, a menudo estamos interesados
en la manera en que se comporta un material al ser expuesto a un golpe repentino e intenso
(impacto), sometido a la aplicación de cargas cíclicas en el tiempo (fatiga) o sujeto a condiciones
abrasivas (desgaste).
Las propiedades físicas, que incluyen el comportamiento eléctrico, magnético, óptico, térmico,
elástico y químico dependen tanto de la estructura como del procesamiento de un material.
Ductilidad.
Es una propiedad que hace que algunos materiales bajo la acción de una fuerza, puedan
deformarse sosteniblemente sin romperse permitiendo obtener alambre o hilos de dicho
material.
Medición de la ductilidad. Una manera habitual de medir la ductilidad de un material es
mediante la deformación convencional a fractura:
𝑒𝑓 =
𝐼𝑓 − 𝐼𝑜
𝐼𝑜
donde lf es la longitud de la barra a fractura y lo la longitud inicial.
Conceptos relacionados:
Modulo de Elasticidad. Se denomina módulo de elasticidad a la razón entre el incremento de
esfuerzo y el cambio correspondiente a la deformación unitaria.
Medido en: 𝑁/𝑚2,
1 psi = 6,894.75729 pascales = 6,8948 kPa (kilopascales)
Maleabilidad: es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos al ser
elaborados por deformación. Se diferencia de aquella en que mientras la ductilidad se refiere a la
obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que
éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la ductilidad puesto que en la mayoría
de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo material. La maleabilidad es la
capacidad que tiene un material de deformarse permanentemente bajo cargas compresivas. La
ductilidad es la capacidad que tiene un material de deformarse permanentemente bajo cargas
traccionales.
El modulo de Young, entre otras, son unas de las escalas de medición mas aceptadas para la
plasticidad de algunos materiales.
Densidad: la densidad de una sustancia, es una magnitud referida a la cantidad de masa
contenida en un determinado volumen.
Conductividad térmica: Cantidad de calor que se transmite a través de la unidad de espesor de
un material. La Conductividad Térmica es la propiedad física de cualquier material que mide la
capacidad de conducción del calor a través del mismo.
Se refiere a la capacidad de ciertos materiales para transmitir el calor. El coeficiente de
conductividad térmica(λ) caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que atravesando
durante la unidad de tiempo, 1 m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1 °C de
temperatura entre las dos caras (W/(K-m)-watt/kelvin-metro-).
Conductividad eléctrica: La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para
conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas
cargadas, bien sean los electrones, los transportadores de carga en conductores metálicos o
semimetálicos.
La conductividad eléctrica de un medio, se define como la capacidad que tienen el medio (que
por lo general contiene las sales inorgánicas en solución o electrolitos) para conducir la corriente
eléctrica. El agua pura, practicamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales
disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que
conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su
movilidad. En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales
disueltas, mayor será la conductividad.
Para cálculos matemáticos la conductividad se considera el inverso de la resistividad en un
material, lo cual se expresa de la siguiente forma:
=
1

Donde:  es la conductividad eléctrica (s/m(Siemens por metro))
 es la resistividad (Ωm)
Dureza: La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más
duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o piramidal,
por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar.
Como indicador de dureza se emplea la deformación permanente (plástica).
DUREZA BRINELL
El indentador es una bola de carburo de tungsteno o de acero endurecido. Este indentador se
presiona sobre la superficie del material a medir durante un tiempo estándar (10 - 15 segundos)
bajo una carga estándar. Después de remover la carga, la indentación circular se mide en dos
direcciones mutuamente perpendiculares, sacando el promedio de las dos medidas. La dureza
Brinell se calcula por:
Si el material es suave y el indentador es duro, es posible que el valor “d” llegue a ser igual al
valor de D. En este caso, este valor no sería certero. Para serlo, debe cumplirse que d = 0.25D o d
= 0.5D. Por esta razón se debe regular la carga aplicada para cada material.
Referencias
Patricia Martínez - Marcelo Azuaga, Laboratorio IV - Dpto. de Física - UBA 1997
UTN-FRBB Cátedra: Elementos de Máquinas. Profesor: Dr. Ing. Marcelo Tulio Piovan