Caracterización de Materiales: Propiedades, Ensayos Mecánicos y Métodos de Dureza (Brinell, Vickers, Rockwell)

Propiedades de los Materiales

Las propiedades de los materiales se clasifican en diversas categorías fundamentales para su aplicación y estudio:

Clasificación de Propiedades

• Sensoriales: Aquellas percibidas por los sentidos.
• Físicas:
  • Ópticas
  • Térmicas
  • Magnéticas
• Químicas:
  • Corrosión
  • Reducción y oxidación
  • Resistencia a productos químicos
• Mecánicas: Describen el comportamiento del material ante fuerzas externas.
  • Elasticidad
  • Fragilidad
  • Fatiga
  • Dureza
  • Plasticidad
  • Tenacidad
• Tecnológicas: Relacionadas con la capacidad de ser trabajado o transformado.
  • Ductilidad
  • Forjabilidad
  • Acritud
  • Maleabilidad (capacidad de formar láminas)
  • Maquinabilidad
  • Resiliencia
  • Colabilidad

Ensayos de Propiedades de Materiales

Los ensayos se utilizan para determinar las características y el comportamiento de los materiales bajo diferentes condiciones.

Tipos de Ensayos

• Técnicos: Se realizan durante el proceso de fabricación para control de calidad.
• Científicos: Son muy precisos y se llevan a cabo en laboratorios especializados. Dentro de estos se distinguen:

Ensayos Destructivos

Implican la destrucción o inutilización de la pieza ensayada, por lo que no puede volver a usarse.

• Ejemplos: Ensayos mecánicos y ensayos tecnológicos.

Ensayos No Destructivos (END)

No destruyen las piezas, permitiendo que estas se puedan volver a usar.

• Ejemplos:
  • Composición química
  • Constantes físicas
  • Estructurales (mediante microscopía)
  • Detección de defectos (mediante ultrasonidos, rayos X, etc.)

Métodos Específicos de Ensayos de Dureza

Ensayo Brinell (HB)

Consiste en comprimir una bola de acero templado, de un diámetro determinado, contra el material a ensayar, por medio de una carga y durante un tiempo específico. Este método no permite medir la dureza de los aceros templados porque las bolas utilizadas se deforman.

Ensayo Vickers (HV)

Se utiliza un penetrador en forma de pirámide rectangular de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136º. Se recomienda su uso en durezas superiores a 500 HB. Es versátil, ya que se puede utilizar para materiales duros y blandos, y permite ensayar piezas con espesores muy pequeños.

Ensayo Rockwell (HR)

Se basa en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados. En este ensayo, la dureza se determina en función de la profundidad de la huella. Es menos preciso que los demás ensayos, pero es válido para materiales duros y blandos. Utiliza una bola para materiales blandos y un cono de diamante para materiales duros.

Ensayo de Impacto: Péndulo de Charpy

Su finalidad es determinar la energía absorbida por una probeta de dimensiones específicas al provocar su ruptura de un solo golpe. Sirve para conocer el comportamiento del material ante cargas dinámicas y su tenacidad.

Puntos Clave de la Curva Tensión-Deformación

La curva tensión-deformación describe el comportamiento de un material bajo carga, identificando los siguientes límites:

QE

Zona elástica

P

Límite de proporcionalidad

E

Límite de elasticidad

F

Límite de fluencia

R

Límite de rotura

U

Límite de rotura física

ER

Zona límite de rotura

Ru

Zona de rotura

εu

Zona plástica

∂T

Tensión máxima real