Ensayos de Materiales

Propiedades de los Materiales

Propiedades fundamentales son: COHESION: Resistencia de los átomos a

separarse unos de otros.• ELASTICIDAD: Capacidad de un material de

recobrar su forma primitiva cuando cesa la causa que los deformara.

• PLASTICIDAD: Capacidad de un material a deformarse. Se clasifica en:

• MALEABILIDAD: Facilidad a deformarse en láminas.

• DUCTILIDAD• : Facilidad a deformarse en hilos.

TIPOS DE ENSAYO

• Químicos: Su finalidad es conocer la composición química del material y su resistencia a los agentes químicos

 • Metalográficos: con la ayuda de

microscopios se observa la estructura del material.

 • Físicos y físico-químicos: destinados

a conocer las propiedades físicas de los materiales.

Ensayos No destructivos:Rayos X.Rayos Gamma: Se usa un isótopo reactivo,

uso de radiografías.Ultrasonidos. Partículas magnéticas. Líquidos penetrantes.Corrientes Inducidas. Magnéticos.• Sónicos: Es el más utilizado, un mat. sin

grietas tiene un sonido agudo; si el mat. tiene grietas el sonido es más grave.

Dureza al rayado

Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.

• Dureza Mohs (mineralógica). • Dureza Lima.• Dureza Martens.• Dureza Turner.

La escala de Mohs

1. Talco 6. Feldespato2. Yeso 7. Cuarzo3. Calcita 8. Berilo4. Fluorita 9. Corindón5. Apatito 10. Diamante

Dureza a la lima

Dependiendo de si la lima entra o no entra sabremos

• Si la lima raya al material posee una Dureza menor de 60 HRC

• Si el material raya a la lima, posee una Dureza mayor de 60 HRC

Corresponde a Aceros al Carbono con un contenido en éste hasta 0,15%( Aceros de construcción). Las chispas son de color amarillo claro

Aceros con un contenido en Carbono de 0,15 a 1%.Aceros ricos en carbono. Si el contenido en Manganeso es alto las chispas

tienen un color amarillo claro.Aceros al Cromo-Níquel . Fundición. Aceros para herramientas con algo de Volframio. Las chispas son de color

rojizo. Aceros rápidos con gran contenido en Volframio y Molibdeno. Chispas de color rojizo.

Ensayos Metalograficos

•

•

•

•

Acero 0,15 % C

Bainita y Ferrita

•

Ferrita acicular

•

Bainita claro

Austenita oscuro

•

Dureza a la penetración

Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro.

• HB Dureza Brinell.• HV Dureza Vickers.• HK. Dureza Rockwell • POLDI (Brinell dinámico). • Hertziana.

• Monotrón

Dureza Brinell

• HB =

Dureza Vickers

Dureza Rockwell

• Cono de Diamante 120º

POLDI (Brinell dinámico).

• Se coloca entre el yunque y la bola una probeta para servir de base a la medida.

Método de dureza Hertziana

• Consiste en aplicar cargas a una bola de acero extraduro de 1,5 a 4 mm de diámetro. En el periodo elástico, al suprimir la carga, desaparece la huella.

• La dureza hertziana se define como la menor carga que deja huella permanente en el material.

Método Monotrón

• En este método la dureza se mide por la carga que hay que aplicar a un penetrador ( tipo semiesfera de diamante, de 0,75 mm) para que se introduzca una cantidad dada (0,0018 pulgadas) en el metal ensayado.

Ensayo Shore

Ensayo de Tracción

•

Ensayo de Tracción

Pendulo Charpy

Cizalle

Ensayo de Punzonado

Similar al de cizallamiento, el corte se produce a lo largo de una superficie cilíndrica.

Ensayo de Compresión

Ensayo de Fatiga

Ensayo de Flexión

Dureza Rockwell

Dureza Vickers

HV

Dureza Brinell

HB HRB HRC

Resistencia a la Tensión

N/mm2.

80 76 255

85 80,7 41 270

90 85,5 48 285

95 90,2 52 305

100 95 56,2 320

105 99,8 335

110 105 52,3 350

115 109 370

120 114 66,7 385

125 119 400

130 124 71,2 415

135 128 430

140 133 75 450

145 138 465

145 138 465

150 143 78,7 480

155 147 495

160 152 510

165 156 530

170 162 85 545

175 166 560

180 171 87,1 575

185 176 595

190 181 89,5 610

195 185 625

200 190 91,5 640

205 195 92,5 660

210 199 93,5 675

215 204 94 690

220 209 95 705

225 214 96 720

230 219 96,7 740

235 223 755

240 228 98,1 20,3 770

245 233 21,3 785

250 238 99,5 22,2 800

255 242 23,1 820

260 247 24 835

265 252 24,8 850

270 257 25,6 865

275 261 26,4 880

280 266 27,1 900

285 271 27,8 915

290 276 28,5 930

295 280 29,2 950

300 285 29,8 965

310 295 31 995

320 304 32,2 1030

330 314 33,3 1060

340 323 34,4 1095

350 333 35,5 1125

360 342 36,6 1155

370 352 37,7 1190

380 361 38,8 1220

390 371 39,8 1255

400 380 40,8 1290

410 390 41,8 1320

Marcado de pernos de acero grado SAE

Número de grado SAE

Rango del diámetro [inch]

Carga de prueba [kpsi]

Esfuerzo de ruptura [kpsi] Material Marcado de la

cabeza

1 2 ¼ - 1½ ¼ - ¾ 7/8 - 1½ 55 33 74 60 Acero de bajo carbono ó

acero al carbono

5 ¼ - 1 11/8 - 1½ 85 74 120 105 Acero al carbono, Templado y Revenido

5.2 ¼ - 1 85 120 Acero de bajo carbono martensítico, Templado y Revenido

7 ¼ - 1½ 105 133 Acero al carbono aleado, Templado y Revenido

8 ¼ - 1½ 120 150 Acero al carbono aleado,

Templado y Revenido

8.2 ¼ - 1 120 150 Acero de bajo carbono

martensítico, Templado y Revenido

Propiedades mecánicas de elementos roscados de clase métrica

Clase Rango del diámetro

Carga de prueba [MPa]

Esfuerzo de ruptura [MPa]

Material Marcado de la

cabeza

4.6 M5 - M36 225 400 Acero de bajo carbono ó acero al carbono

4.8 M1.6 - M16 310 420 Acero de bajo carbono ó acero al carbono

5.8 M5 - M24 380 520 Acero de bajo carbono ó acero al carbono

8.8 M16 - M36 600 830 Acero al carbono, Templado y Revenido

9.8 M1.6 - M16 650 900 Acero al carbono, Templado y Revenido

10.9 M5 - M36 830 1040 Acero de bajo carbono martensítico, Templado y Revenido

12.9 M1.6 - M36 970 1220 Acero aleado, Templado y Revenido

Nº SAE o AISI

Resistencia a la tracción

Rm

Límite de fluencia

Re Alargamiento

en 50 mm Dureza Brinell

Kgf / mm2 Mpa Kgf/mm2 Mpa %

1010 40,0 392,3 30,2 292,2 39 109

1015 42,9 420,7 32,0 313,8 39 126

1020 45,8 449,1 33,8 331,5 36 143

1025 50,1 491,3 34,5 338,3 34 161

1030 56,3 552,1 35,2 345,2 32 179

1035 59,8 586,4 38,7 377,5 29 190

1040 63,4 621,7 42,2 413,8 25 201

1045 68,7 673,7 42,2 413,8 23 215

1050 73,9 724,7 42,2 413,8 20 229

1055 78,5 769,8 45,8 449,1 19 235

1060 83,1 814,9 49,3 483,5 17 241

1065 87,0 853,2 51,9 509,0 16 254

1070 90,9 891,4 54,6 535,4 15 267

1075 94,7 928,7 57,3 560,9 13 280

1080 98,6 966,9 59,8 586,4 12 293

Nº AISI: Descripción Ejemplo

10XX Son aceros sin aleación con 0,XX % de C (1010; 1020; 1045)

41XX Son aceros aleados con Mn, Si, Mo y Cr (4140)

51XX Son aceros aleados con Mn, Si y C (5160)

La segunda forma de designar los aceros es a través de su resistencia mecánica en tracción, es el caso de los aceros:

A37-24ES A: Acero A44-28ES ES: Estructural soldable A63-42ES H: Para hormigón

La primera cifra indica la resistencia a la tracción en kg/mm2, la segunda cifra indica la resistencia a la fluencia en kg/mm2.

Aceros Bonificados

Normas Características

Técnicas y Aplicaciones

Composición Química

%

Dureza Entrega

HB

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

4340 6582

Código Color

Acero al Cr, Ni, Mo de gran templabilidad y tenacidad, con tratamiento térmico, para ejes, cigüeñales, ejes diferenciales y cardanes, engranajes y piezas de mando.

C : 0,34 Mn : 0,55 Cr : 1,55

Mo : 0,25 Ni : 1,55

299 353

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

4140 7225

Código Color

Acero al Cr, Mn, Mo contratamiento térmico, de alta resistencia a la tracción para piezas de maquinarias sometidas a la tracción para piezas de maquinarias sometidas a exigencias como muñones, pernos y piñones

C: 0,42 Mn : 0,65

Mo : 0,20 Cr : 1,00

266 310

Aceros de Cementación

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

3115 5713

Código Color

Acero al Cr, Ni, Mo de gran templabilidad y tenacidad, con tratamiento térmico, para ejes, cigüeñales, ejes diferenciales y cardanes, engranajes y piezas de mando.

C : 0,14 Mn : 0,80

Cr : 1,0 Ni : 1,45

170 210

Aceros para Resortes

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

5160 7176

Código Color

Acero para resortes aleado al Cr, Mn, de gran durabilidad en trabajo de compresión y tracción.

En resortes de vehículos, máquinas, agroindustria, cuchillas de máquinas pequeñas, piezas de máquina, etc.

Las temperaturas de conformado recomendable son entre 830 y 920 °C

C : 0,57 Mn : 0,85 Cr : 0,85 240

260

Aceros al Carbono

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

1045 1191

Código Color

Acero de medio carbono, de uso general para la construcción de todo tipo de piezas mecánicas como ejes, motores electricos, cuñas, martillos, chavetas, etc. En plancha se utiliza donde hay mayor resistencia a ruptura y abrasión. Puede ser suministrado trefilado

C : 0,45 Mn : 0,65

170 190

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

1020 1151

Código Color

Acero blando de bajo carbono para piezas de maquinaria, pernos, pasadores de baja resistencia. Buena soldabilidad. No toma temple, pero es cementable en piezas no exigidas. Puede ser suministrado trefilado.

C : 0,20 Mn : 0,50

120 150

Aceros Refractarios

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

310 4841

Código Color

Acero inoxidable refractario austenítico al Cr, Ni, Si, tipo 25/20 para piezas sometidas a temperaturas hasta 1.200° C.

Se emplea en pisos de hornos, parrillas, ganchos, moldes para vidrio, tubos de conducción, rejillas para esmaltar; su durabilidad está condicionada a la atmósfera de trabajo.

C : 0,15 Si : 2,0

Cr : 25,0 Ni : 20,0

145 190

Resumen

• Ensayos destructivos• Ensayos no destructivosDeterminar el Tipo de Material• Relación entre Tensión y Dureza • Relacion entre Escalas de Dureza• Estructura Metalografica