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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDAVICERRECTORADO ACADÉMICO

FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA INDUSTRIAL

CIENCIAS DE LOS MATERIALES

Jiménez, María Cl.23.865.689Rivero Yiskendia CI: 23.860.178Maneiro, Elianny Cl.26.018.564

Chirinos, Juan Cl.10.112.299Zambrano, Jorge Cl. 14.365.300

Profesor:Ing. Denny González

“Metales”

Son aquellos materiales que

son buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, tienen una

elevada capacidad de

reflexión de la luz, y son sólidos en

temperaturas normales

(excepto el mercurio).

La ciencia de materiales define un

metal como un material en el que existe un

solape entre la banda de valencia y la

banda de conducción

en su estructura electrónica

(enlace metálico).

Su componente principal es el

hierro llamados

ferrosos o férricos y

también están los no ferrosos

porque no contienen hierro o

contienen muy poco, existe otro tipo de

metalesllamados metales

preciosos.

Son transformados

mediante procesos físicos

y/o químicos, que son

utilizados para fabricar

productos. La gran mayoría de los metales los

podemos encontrar en la naturaleza, es

por eso que necesitamos

someterlos algún proceso de

limpieza antes de su utilización.

Propiedades de los Metales

• Son excelentes conductores del calor y la electricidad.Conductividad

• Poseen brillo natural, aunque por medio de procesos de pulición se consigue mas intensidad de brillo.

Brillantez

• Resisten a procesos como la tracción, torción, compresión y flexión, sin que este sufra rompeduras ni deformaciones.

ResistenciaMecánica

• Capacidad de los metales de resistir fuerzas sumamente bruscas de grandes presiones, sin que este se rompa.

Tenacidad

• Al ser sometidos a procesos de tracción, los metales pueden moldearse en hilos y alambres.

Ductilidad

• Los metales pueden presentar una gran variedad de colores, existen los grisáceos, Bismuto, color cobre, rojizos, amarillos, entre otros.

Color

Energía

Maleabilidad

• Son buenos conductores de energía.

• Capacidad en los metales de tomar un aspecto plano y fino, como una lámina al pasar por un proceso de compresión.

Tipos de Metales

También es conocido como hierro dulce,

contiene un muy bajo porcentaje de

carbono (entre el

0,05% y el 0,025%). Es un material poco tenaz y puede

soldarse mediante el proceso de forjado, técnica aplicada para dar forma con fuego

y un martillo.

Es el más utilizado de los metales y proviene de la aleación entre el

hierro y el 2% de carbono. Es un

material dúctil, tenaz, maleable y se puede

soldar fácilmente. Su mayor problema es que

se corroe y oxida fácilmente pero,

aleado con Cr y Ni conseguimos acero

inoxidable.

Es una aleación de hierro y carbono con

un porcentaje en carbono superior al 2% del total de la aleación, pero sin

superar el 4%. Es un material muy duro,

con gran resistencia al desgaste, de color

gris oscuro, resistente a la

corrosión.

Tipos de Metales

Se obtiene a partir de los minerales

cuprita, calcopirita y malaquita. Es de color rojizo y brillo intenso,

maleable, dúctil, blando y se oxida

fácilmente. A partir de cobre se pueden

obtener varias aleaciones, las más

conocidas son el latón (cobre y zinc) y el bronce (cobre y

estaño).

Se extrae únicamente del mineral conocido

con el nombre de bauxita. Es un mineral muy abundante en la naturaleza, de color

blanco plateado. Presenta una alta resistencia a la

corrosión, es muy blando, muy maleable,

dúctil, soldable y tiene baja densidad.

También es conductor eléctrico y térmico.

Es color blanco plateado, duro,

maleable y dúctil. Se emplea como protector y

revestimiento ornamental de otros metales, en especial de aquellos que se corroen como el

hierro y el acero. El cuproníquel (cobre y

níquel) se utiliza para la fabricación

de las monedas.

Se obtiene de la galena y es de color

gris plateado, blando y pesado (muy denso).

Tiene gran plasticidad, es

maleable, dúctil, conductor del calor y tóxico por inhalación. Posee la propiedad de poder ser forjado y martilleado cuando

está muy caliente (al rojo vivo) y que se

enfría muy rápidamente.

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALES

¿Qué es la tensión? ¿Qué es Deformación?

Es la resultante de las fuerzas internasgeneradas o incluidas entre los átomos omoléculas.Cuando las fuerzas externas son grandespueden superar la tensión máxima posiblede inducir (fuerza dada por las unionesquímicas), llevando a la ruptura del cuerpo(separación de los átomos o moléculas quelo componen en una zona).

Es el cambio en el tamaño o forma de uncuerpo debido a esfuerzos internosproducidos por una o más fuerzas aplicadassobre el mismo.

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALESDeformación Elástica y Plástica

• Cuando se somete una pieza de metal a una fuerza de atracción uniaxial se produce la deformación del metal.

• La cantidad de deformación elástica que puede soportar un metal es pequeña pues durante la deformación elástica los átomos del metal se desplazan de sus posiciones originales, pero sin llegar a alcanzar nuevas posiciones.

• Si el metal se deforma tanto que no puede recuperar completamente sus dimensiones originales, se considera que ha sufrido una deformación plástica.

Grafico de Tensión-Deformación

A: comportamiento elástico.

B: comportamiento plástico.


Tensión de Ingeniería y Deformación Convencional

La tensión de ingeniería sobre la barra es igual a la fuerza media de fracción sobrela barra dividida por el área de su sección transversal.

Formula Tensión Convencional σ=𝐹 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑎𝑥𝑐𝑖𝑎𝑙

𝐴₀(𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙)

Ejemplo:

Deformación ConvencionalEs la relación entre el cambio en la longitud de una muestra en la dirección en que se aplica la fuerza y la longitud original de la muestra considerada.

ᵋ=ᶴ−ᶴ₀ᶴ₀

=∆ᶴ(𝒄𝒂𝒎𝒃𝒊𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂)

ᶴ₀ (𝒍𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅𝒐𝒓𝒊𝒈𝒊𝒏𝒂𝒍𝒅𝒆𝒍𝒂𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂)

Donde:ᶴ₀= longitud inicial de la muestraᶴ= longitud después de ser alargada por la fuerza uniaxial a tracción.

En la practica industrial es frecuente convertir la deformación convencional en porcentaje de deformación o porcentaje de alargamiento.

% deformación= deformación convencional × 100% = % alargamiento


TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALESEjemploUna probeta de aluminio comercialmente puro de 0.500 pulgadas de ancho 0.040 pulgadas deespesor, y 8 pulgadas de longitud con dos marcas de ensayo realizadas en el centro de laprobeta y separadas entre si 2.00 pulgadas, es deformada hasta que las marcas se hanseparado 2.65 pulgadas. Calcule la deformación convencional y el porcentaje de alargamientoque ha sufrido la muestra.

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALESCoeficiente de PoissonEl nombre de dicho coeficiente se dio en honor al físico francés Simeón PoissonEs una constante elástica que proporciona una medida del estrechamiento de sección deuna prima de material elástico lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y seadelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento.

Tensión de Cizalladura y deformación de CizalladuraLa tensión de cizalladura se relaciona con la fuerza de cizalladura mediante la expresión:

T(Tensión de Cizalladura)=𝑺(𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒊𝒛𝒂𝒍𝒍𝒂𝒅𝒖𝒓𝒂)

𝑨(𝒂𝒓𝒆𝒂 𝒔𝒐𝒃𝒓𝒆 𝒍𝒂 𝒒𝒖𝒆 𝒂𝒄𝒕𝒖𝒂 𝒍𝒂 𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂)


El modulo de elasticidad transversal, también llamado módulo de cizalladura, esuna constante elástica que caracteriza el cambio de forma que experimenta unmaterial elástico (lineal e isótropo) cuando se aplican esfuerzos cortantes.Este módulo recibe una gran variedad de nombres, entre los que cabe destacarlos siguientes:• Modulo de rigidez transversal• Modulo de corte• Modulo de cortadura• Modulo elástico tangencial• Modulo de elasticidadtransversal• Segunda constante de Lamé

Definición de Dureza

La dureza es una medida de la resistencia de unmetal a la deformación permanente (plástica). Ladureza de un metal se mide forzando laindentación de un penetrador en la superficie deun metal. El penetrador, que normalmente es unabola, pirámide o cono, está fabricado de unmaterial mucho más duro que el material aensayar.

Tipos de ensayos de Dureza

Al Rayado

Resistencia que oponen los materiales al ser rayados por

otros más duros.

Penetración

Resistencia que oponen los materiales a dejarse penetrar

por otros más duros.

-Ensayo de Rockwell

-Ensayo Brinell

-Ensayo Vickers

Dinámicos

Reacción o resistencia de un material al chocar contra un

cuerpo más duro.

Ensayo de dureza (Brinell).

Donde Db= diámetro de la esfera, mm; Di= diámetro de laindentación sobre la pieza a probar, mm; y F= Carga aplicada,kg. Esta carga oscila entre 500kg y 3000kg para materiales másduros como aceros endurecidos. Este es un ensayo ampliamenteusado para probar la dureza de metales y no metales con durezaentre baja y media. Las unidades del número Brinell son𝑘𝑔/𝑚𝑚2. Este ensayo esta muy relacionado con la resistencia ala tensión del acero.

Ensayo de dureza (Rockwell).

Escala Rockwell Símbolo de dureza Indentador Cargar (Kgr) Aplicación

B HRB Esfera de 1/16 pulg 100 Metales no ferrrosos, aceros de baja resistencia.

C HRC Cono 150 Metales ferrosos, ceros de herramientas y de alta resitencia.

D HRD Cono 100 Aceros de alta resistencia

E HRE Esfera de 1/16 pulg 100 Aluminio.

Ensayo de Dureza (Vickers y Knoop)

Donde, F= carga aplicada y D=diagonal de la impresión hecha por el indentador.

El dispositivo para medir dureza en los diferentes ensayos se denomina Durómetro, ejemplos de estos equipos se muestra en la figura

• Vickers

• Knoop

Durómetro Brinell y Rockwell Vickers

Deformación plástica de Metales Monocristalinos


ALGUNOS EJEMPLOS


Comentario final•La plasticidad no destruye la cristalinidad, pero evidencia cambios por aumento de desorden interno•El material endurece•Almacena parte de la energía consumida en trabajo plástico•Muchas líneas de deslizamiento acaban bruscamente dentro del cristal•La tensión crítica para el “deslizamiento” de una red cristalina perfecta (como el que hemos descrito) provocaría, no un deslizamiento localizado, sino el colapso simultáneo a cortadura de toda la red•Para la mayoría de los cristales, la tensión crítica real es mucho menor (¡hasta dos órdenes de magnitud!) que la teórica • Al deformar material, se crean nuevas dislocaciones.• Así, densidad de dislocaciones aumenta al aumentar nivel de deformación.• Probabilidad de interacción entre dislocaciones aumenta (o con precipitados o dispersoides, a analizar posteriormente)• Con esto, dislocaciones se traban unas a otras, dificultando la deformación plástica.

Deformación plástica de Metales Policristalinos

Los metales policristalinos tienen mayor resistencia mecánica que los monocristales correspondientes es mayor la tensión necesaria para iniciar el deslizamiento

• Distorsión de los granos como consecuencia de la deformación plástica

Deformación plástica de Metales Policristalinos

Anisotropia Orientacion Preferida o Anisotropia Cristalografica

Formacion Mecanica de Fibras

Superplasticidad en metales

Superplastidad:

Es un estado que se da al eliminar la tensión aplicada sobre el material, éste no recupera sus dimensiones iniciales, es decir, los átomos se desplazan a otras nuevas posiciones llamando se superplastidad.

Superplastidad en metales

Propiedades:

Mayor resistencia a la tensión

Resistencia a la falla mayor

Un módulo de elasticidad máselevado

Gracias por su Atencion

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