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PROPIEDADES MECÁNICAS Y
METALÚRGICAS DE LOS METALES
PROPIEDADES MECÁNICAS Y
METALÚRGICAS DE LOS METALES
PROPIEDADES MECÁNICAS Y METALÚRGICAS DE LOS METALES
ESTRUCTURA DE CONTENIDOS
Pg
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................................................3
MAPA CONCEPTUAL......................................................................................................................................................4
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS PRODUCTOS METÁLICOS.........................................................................4
PROPIEDADES DE LOS METALES.................................................................................................................................4
Ensayos Físicos......................................................................................................................................................................... 5
Propiedad Tenacidad.................................................................................................................................................................. 5
Propiedad Ductilidad.................................................................................................................................................................. 5
Propiedad Maleabilidad. .. .......................................................................................................................................................... 5
Propiedad Resistencia mecánica.................................................................................................................................................. 5
Propiedad Resistencia a compresión. ........................................................................................................................................ 6
Ensayo de tensión..................................................................................................................................................................... 6
Propiedad Resistencia a cortante ó cizalladura....................................................................................................................6
FATIGA............................................................................................................................................................................................ 7
DUREZA...........................................................................................................................................................................7
ENSAYOS QUIMICOS.....................................................................................................................................................8
OXIDACION:....................................................................................................................................................................8
CORROSION....................................................................................................................................................................8
GLOSARIO.......................................................................................................................................................................9
RECURSOS BIBLIOGRÁFICOS......................................................................................................................................10
CRÉDITOS.......................................................................................................................................................................11
CREATIVE COMMONS..................................................................................................................................................12
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PROPIEDADES MECÁNICAS
Y METALÚRGICAS DE LOS METALES
INTRODUCCIÓN.
Para conocer a cerca de las propiedades
de los metales es importante comprender
las restricciones o limitaciones de su
comportamiento, para esto se debe
realizar una cuidadosa y adecuada
aplicación, teniendo como base que
estas
características
combinarán
equitativamente el costo de fabricación,
es decir su desempeño, la composición
química, la síntesis y el procesamiento
con su micro estructura, lo cual
conduce a la generación de procesos
de fabricación de productos eficientes y
económicos.
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En Colombia, y en el resto del mundo
existen leyes gubernamentales y
tratados entre naciones, que obligan
y dan recomendaciones para la
protección y la conservación tanto del
ambiente como de los seres vivos y la
preservación de los recursos naturales
y económicos del país; esto obedece al
alto impacto que sobre el medio tienen
las operaciones de minería, tanto legal
como ilegal, en cuanto a sus beneficios,
transporte, producción y reciclaje de los
metales.
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MAPA CONCEPTUAL
PROPIEDADES MECÁNICAS
Y METALÚRGICAS DE LOS METALES
PROPIEDADES DE
LOS METALES
MAPA CONCEPTUAL
Se determinan por ensayos
ENSAYOS FISICOS
ENSAYOS QUIMICOS
CORROSION
OXIDACION
CONDUCTIVIDAD
ELECTRICA
DUREZA
FATIGA
TENACIDAD
describe
RESISTENCIA
A IMPACTO
A COMPRESIÓN
A CORTE
DUCTILIDAD
A TENSIÓN
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS PRODUCTOS METÁLICOS.
Se entiende como proceso, todas las actividades interrelacionadas que transforman
elementos de entrada en productos.
En cuanto a los productos metálicos, uno de los elementos de entrada son las
especificaciones, que son definidas como las normas y procedimientos a ser
empleados y aplicados en todos los trabajos de construcción de obras, elaboración
de estudios o fabricación de equipos; estas especificaciones siempre son escritas y
quedan consignadas en los contratos, la fuente de las especificaciones son entidades
internacionales que por medio de estudios de ingeniería determinan el valor numérico
de las propiedades de los metales que son aptas para desempeñarse en el uso
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previsto. Por ejemplo, se desea elaborar
un tenedor para uso de un restaurante,
es claro que este tenedor debe poseer
una resistencia para evitar que se doble
o se parta, así como debe ser resistente
a la oxidación y a la corrosión. Como se
ve, se combinan dos propiedades, una
física y una química.
Las propiedades requeridas en un
producto metálico, deben ser entendidas
y definidas por todas las personas
involucradas en el diseño del producto,
con el fin de que el área encargada de
fabricación seleccione los materiales
adecuados en términos técnicos y
económicos.
Como ejemplo de entidades que
normalizan a los metales se encuentran:
ASTM, es el acrónimo de American
Society for Testing Materials. Es una
asociación de profesionales y empresas
que han generado especificaciones para
materiales y metales, empleadas en la
fabricación de productos industriales y
de uso doméstico.
PROPIEDADES DE LOS METALES
Las propiedades de los metales son
las características de comportamiento
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o respuesta a condiciones específicas
del uso a las cuales son sometidos los
metales.
El alcance de esta semana del
curso virtual, estará centrado en el
comportamiento físico y químico de
respuesta de los metales a condiciones
externas de aplicación y como se mide
ese comportamiento por medio de
ensayos normalizados por ASTM, que
determinarán las siguientes propiedades;
tenacidad, fatiga, dureza y conducción
eléctrica en lo físico, para lo químico se
tendrá;
oxidación,
corrosión
y
reactividad.
Ensayos Físicos.
Se comprende por ensayo, al conjunto
de pruebas que permiten el estudio
del comportamiento de un metal a
objeto
de
determinar
sus
características frente a una posible
condición de empleo, los posibles
defectos de piezas ya terminadas
y las causas de un posible fallo.
Hay ensayos que determinan el
comportamiento del metal frente a
requerimientos de tipo físico, es decir,
la capacidad de soportar esfuerzos
mecánicos.
Propiedad -Tenacidad.
En ciencia de materiales, la tenacidad
es la energía de deformación total que
puede absorber o acumular un material
antes de alcanzar la rotura en condiciones
de impacto o por acumulación de
dislocaciones. Se debe principalmente
al grado de cohesión entre moléculas de
la aleación.
Fuente:http://www.pruftechnik.com/uploads/pics/contdrawing-line_1140x478_12.jpg
Propiedad - Maleabilidad.
Cualidad de un metal para permitir su
formación en láminas por medio del
proceso de laminación.
Relación entre esfuerzo y deformación.
La resiliencia es el área bajo la cur-va
en la zona verde, la tenacidad el área
conjunta bajo la curva en las zonas
verde y amarilla.
Propiedad - Ductilidad.
Fuente:http://3.bp.blogspot.com/-N-PnWNelU5o/UUTZ9Qhze1I/AAAAAAAAAMU/HUQ-oOzqgSk/s1600/w.png
Es la capacidad de un metal para ser
estirado o trefilado
en forma de
hilos, como ejemplo, una puntilla,
nace de un rollo de alambrón, que
por proceso continuo de trefilación
queda convertido en un alambre
delgado, el cual es cortado y estampado
una punta y una cabeza.
Propiedad - Resistencia Mecánica
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Los metales en servicio están sujetos a
fuerzas o cargas. En tales condiciones,
es necesario conocer las características
del metal para diseñar el componente
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de tal forma que los esfuerzos a los
que esté sometido, no excedan su
resistencia máxima y el material no
se fracture, éstan el ensayo de Tensión.
El comportamiento mecánico de
un metal es la consecuencia de la
relación entre
su
respuesta
o
deformación ante una fuerza o carga
aplicada. Se evalúa con el ensayo de Tensión
Propiedad -Resistencia a compresión.
Ensayo que se realiza colocando un
espécimen o probeta cilíndrica en
una maquina universal de ensayos,
que aplica una fuerza uniaxial hasta el
abombamiento y posterior rotura de
la probeta. El equipo cuenta con
sistema de recolección de datos,
los cuales construyen una curva
de esfuerzo deformación.
del comportamiento del elemento en
condiciones de carga.
Ensayo de tensión.
Ensayo tecnológico que tiene por
objetivo determinar la resistencia
elástica, resistencia última, fluencia y
tenacidad del metal cuando se somete
a fuerzas uniaxiales en tensión, las
características mínima del equipo serán:
a) Alcanzar la fuerza suficiente para
producir la fractura de la probeta.
b)Controlar la velocidad de aumento de
fuerzas.
Propiedad Resistencia a cortante ó
cizalladura
Resistencia a corte: Es la propiedad
que poseen los metales a soportar
grandes fuerzas de igual magnitud, de
sentidos opuestos, no tan separadas
en un mismo plano de trabajo.
c)Registrar las fuerzas, F, que se aplican y
los alargamientos, DL, que se observan
en la probeta.
Fuente: http://leitfaden.klebstoffe.com/english/images/zugscherversuch.png
Fuente:https://i.ytimg.com/vi/Das5q38uXwQ/maxresdefault.
jpg
Fuente:http://4.bp.blogspot.com/-4u5WvF0Bsg8/TgjDBFeoPyI/AAAAAAAAAhA/i5ximp6pwgE/s1600/tracci%25C3%25B3n01.JPG
El resultado del ensayo de tracción es
registrado y graficado en el diagrama
Esfuerzo Deformación, que suministra
al diseñador del producto la manera
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Ensayo de impacto:
Los Ensayos
para determinar la tenacidad de
un material. Son ensayos de impacto
de una probeta entallada y ensayada
a flexión en 3 puntos, los cuales se
llaman: IZOD y CHARPY.
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El péndulo cae sobre el dorso de la
probeta y la parte. La diferencia entre la
altura inicial del péndulo (h) y la final tras
el impacto (h’) permite medir la energía
absorbida en el proceso de fracturar
la probeta. En estricto rigor se mide la
energía absorbida en el área debajo de
la curva de carga, desplazamiento que
se conoce como resiliencia.
La energía absorbida por el metal,
cambia, soportando menos energía
cuanto más se baje la temperatura,
pasando de tenaz a frágil.
FATIGA
Fenómeno que conduce a la rotura de una
pieza mecánica a causa de solicitaciones
repetidas o cíclicas. Puede comprobarse
con facilidad doblando alternativamente
un alambre en un sentido y en otro.
En un instante determinado la rotura
se produce incluso con esfuerzos muy
pequeños. En la práctica esto que ocurre
con los metales es semejante a lo que
sucede con el hombre: la repetición de
un esfuerzo incluso débil produce un
estado de fatiga.
Fuente:https://llavi1992.files.wordpress.com/2013/11/fatiga.
jpg
DUREZA.
Fuente: http://1.bp.blogspot.com/-tcEkmR6fISA/UaAW0FjZMYI/AAAAAAAAALw/BIWo6z8nJkI/s1600/charpey.JPG
propiedad de la capa superficial de
un material de resistir la deformación
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elástica, plástica y destrucción, en
presencia de esfuerzos de contacto
locales inferidos por otro cuerpo, más
duro, el cual no sufre deformaciones
residuales (indentador ó penetrador), de
determinada forma y dimensiones.
El método de Rockwell aunque es un
método de indentación no pretende
de manera directa medir la dureza a
través de la determinación directa de la
magnitud de los esfuerzos de contacto,
sino que la define como un número
arbitrario, inversamente proporcional a
la penetración del indentador.
Fuente:https://joaquinrec.files.wordpress.com/2013/02/dureza_rockwell-b.jpg
El estándar ASTM E 18-22 define la
dureza Rockwell como un método
de ensayo por indentación, por el cual,
con el
uso
de
una
máquina
calibrada, se fuerza un indentador
cónico de punta esferoidal
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de diamante (penetrador de diamante),
o una bola de acero endurecido (acero o
carburo de tungsteno), bajo condiciones
específicas contra la superficie del
material a ser ensayado, en dos
operaciones, y se mide la profundidad
permanente de la impresión bajo
condiciones específicas de carga.
Material + Oxígeno= Óxido del material
± energía.
ENSAYOS QUIMICOS
Otros ensayos, en cambio intentan
conocer la estructura interna del
material, a partir de ellos, se obtienen
datos relacionados con la resistencia
de este frente a los agentes químicos o
su interacción con sustancias en estado
sólido, líquido o gaseoso y determinar
cómo este contacto degrada al metal en
cuanto a forma de daño y tiempo de vida
útil.
OXIDACION:
Cuando un material se combina con el
oxígeno, transformándose en óxidos
más o menos complejos, se dice que
experimenta una reacción de oxidación.
De una forma esquemática, se puede
representar el proceso de oxidación de
la siguiente manera:
Fuente: http://www.aanti.es/files/IMG_1509.JPG
El signo + que precede a la energía
indica que la reacción es exotérmica
En consecuencia, transcurre hacia la
formación del óxido. En cambio, si la
reacción es endotérmica (signo - para
la energía), puede deducirse que el
material será de difícil Oxidación. Esta
reacción química, provoca una capa
de óxido, la cual es específica para
cada metal y aleación, dando como
resultado capas duras e impermeables
(Patinas) que pasiva al metal y detiene la
formación del óxido o capas permeables
porosas hidratadas que permiten el
avance de la oxidación degradando el
metal consiguiendo la corrosión.
produce en un ambiente húmedo o
en presencia de otras sustancias, se
denomina corrosión. Ésta es mucho más
peligrosa para la vida de los materiales
que la oxidación simple, pues en un
medio húmedo la capa de óxido no se
deposita sobre el material, sino que
se disuelve y acaba por desprenderse,
haciendo que el metal pierda espesor.
La corrosión no se verifica de una manera
uniforme, sino que existen determinados
puntos del material donde el ataque es
mayor.
Esto da lugar a la formación de
importantes fisuras, que pueden llegar
a producir una rotura por fatiga o una
fractura frágil del material, si éste se
encuentra soportando una tensión de
forma cíclica cambiando de sentido o de
intensidad periódicamente) o bien a baja
temperatura.
CORROSION
Cuando la oxidación de un metal se
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Fuente:
http://www.rizomatica.net/wp-content/uploads/2012/06/corrosion.jpg
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Cámaras salinas o de niebla salina, son
dispositivos de ensayo que permiten
realizar pruebas de corrosión.
Es un equipo de laboratorio que puede
reproducir con repetibilidad condiciones
ambientales corrosivas, según normas
internacionales como AFNOR X 41002,
ASTB 280 (proceso de Corrodkote) o en
opción ASTM B 368 (CASS TEST). Estos
equipos permiten simular en un número
de horas lo que en el tiempo real puede
llevar meses, años o siglos.
El ensayo consiste en ubicar un
espécimen de ensayo, pre pesado, en
el interior de la cámara, la cual crea
condiciones de temperatura, presión y
humedad relativa, así como una niebla
o con spray directo sobre el espécimen.
La niebla es de un líquido preparado
replicando las concentraciones químicas
del ambiente a simular, luego de ciclos
de humedad y secado, se observa el tipo
de óxido y se determina el grado y tipo de
corrosión, para después secar, y eliminar
todo oxido o producto de corrosión
del espécimen, este será pesado, se
compara el peso inicial con el peso final,
la diferencia es la pérdida de masa del
metal en condiciones de trabajo en la
atmosfera del lugar geográfico.
de la deformación sin aumento
apreciable de la carga aplicada.
GLOSARIO
Acero: Aleación de Hierro con pequeñas
cantidades
de
Carbono,
Silicio,
Manganeso y otros elementos como
Vanadio y Titanio, que es diseñado para
ser soldado.
Indentacion: es la muesca o depresión
que un elemento duro hace sobre
la superficie de otro más blando,
provocando una huella, en ensayo de
dureza esa huella puede ser esférica,
cónica o piramidal.
Fuente:http://ascott-esp.es/wp-content/uploads/2013/11/
niebla-salina.jpg
Fluencia: fenómeno metalúrgico que
tiene lugar en la zona de transición entre
las deformaciones elásticas y plásticas,
se caracteriza por un rápido incremento
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RECURSOS BIBLIOGRÁFICOS
Askeland, D. (2004). Ciencia e Ingeniería de los materiales. (Cuarta edición). Thomson.
ASTM Internacional. (2016). Helping our world work better. Consultado el 29 de Marzo de 2016, en: http://www.astm.org/
Calle, T Gabriel. UTP. Laboratorio de resistencia de materiales – Guía de laboratorio. Consultado el 29 de Marzo de 2016, en:
http://www.utp.edu.co/~gcalle/Impacto.pdf
Calle, Gabriel. y Henao, Edison. Dureza Rockwell. Consultado el 29 de Marzo de 2016, en:
http://www.utp.edu.co/~gcalle/DUREZAROCKWELL.pdf
Materiales Testing, ndt and calibration services. (2016). Testing Methods. Consultado el 30 de Marzo de 2016, en:
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Motorgiga. (2014). Fatiga de los metales. Consultado el 31 de Marzo de 2016, en:
http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/fatiga-de-los-metales-definicion-significado/gmx-niv15-con194122.htm
Repsol. (2016). Glosario de Términos. Consultado el 31 de marzo de 2016, en:
http://www.repsol.com/pe_es/productos_y_servicios/productos/peasfaltos/glosario/default.aspx
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METALURGIA
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ATRIBUCION, NO COMERCIAL, COMPARTIR IGUAL
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