Fundamentos de Propiedades Mecánicas y Ensayos de Caracterización de Materiales

Propiedades Mecánicas de los Materiales

A continuación, se detallan las propiedades fundamentales que definen el comportamiento de los materiales ante fuerzas externas:

• Elasticidad: Capacidad de los materiales para recuperar su forma original una vez que la fuerza ha dejado de ejercer sobre ellos.
• Plasticidad: Capacidad de conservar su nueva forma una vez deformado permanentemente.
• Ductilidad: Capacidad de estirarse en hilos finos (p. ej., el cobre).
• Maleabilidad: Capacidad de extenderse en láminas sin romperse.
• Dureza: Oposición de un material a ser rayado o penetrado.
• Fragilidad: Propiedad por la cual el material se rompe cuando una fuerza impacta sobre él (sin deformación plástica previa).
• Tenacidad: Resistencia a la rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.
• Fatiga: Deformación o fallo de un material sometido a cargas variables inferiores a la carga de rotura estática.
• Maquinabilidad: Facilidad de un cuerpo para ser cortado por arranque de viruta.
• Acritud: Aumento de dureza, fragilidad y resistencia gracias a la deformación en frío.
• Colabilidad: Capacidad de un material fundido para llenar un molde.
• Resiliencia: Resistencia a los choques o esfuerzos bruscos.

Métodos de Caracterización y Ensayos

Ensayo de Tracción

El ensayo de tracción se realiza sujetando la probeta con unas mordazas en sus extremos. Se aplica un esfuerzo de tensión progresivo, lo que provoca una deformación de la pieza. Este proceso queda registrado en una máquina que relaciona las fuerzas aplicadas y las deformaciones producidas, permitiendo determinar el comportamiento elástico y plástico del material.

Ensayo de Dureza

Este ensayo se basa en la aplicación de un penetrador sobre la superficie del objeto. Posteriormente, se mide la profundidad o el tamaño de la huella resultante para cuantificar la dureza del material.

Tipos Comunes de Ensayos de Dureza

• Brinell: Consiste en comprimir una bola de acero (o carburo) sobre el material por medio de una carga y durante un tiempo determinado.
• Vickers: El penetrador utilizado es una pirámide de base cuadrada de diamante.

Ensayo de Resiliencia (Ensayo de Choque)

Es un ensayo dinámico por choque que determina la energía absorbida por la probeta antes de la rotura, midiendo así su capacidad para resistir impactos bruscos.

Definiciones Clave

Probeta

Objeto estandarizado con unas medidas determinadas que se utiliza para realizar ensayos mecánicos y determinar las propiedades específicas del material.

Comportamiento Tensión-Deformación

Descripción de las zonas clave en la curva resultante de un ensayo de tracción:

• Zona Elástica: Región donde el material recupera su longitud original (LO) al cesar la tensión.
• Zona Plástica: Región donde el material no recupera su longitud original (LO), quedando deformado permanentemente.
• Zona Proporcional (Límite de Proporcionalidad): Es la recta donde existe una relación lineal y proporcional entre la tensión aplicada y el alargamiento producido (cumplimiento de la Ley de Hooke).
• Zona No Proporcional: Región donde la deformación y la tensión dejan de estar relacionadas linealmente.
• Límite de Rotura (Tensión Máxima): Punto de máxima tensión que soporta el material. En este punto, el comportamiento elástico ha sido completamente superado y el material está próximo al fallo.
• Zona de Rotura: El material continúa alargándose (estricción) hasta que se produce la fractura final.