Propiedades Mecánicas de Materiales: Defectos y Comportamiento Elástico

Defectos Estructurales y Propiedades Mecánicas

Defectos de Borde o Límite de Grano

Estos defectos se crean durante la solidificación cuando los cristales se forman a partir de diferentes núcleos. Restringen el movimiento de las dislocaciones, lo que aporta tenacidad y resistencia al material.

Maclas

Son agrupaciones simétricas de cristales que pueden ser especulares respecto del plano de macla. Este plano separa dos partes de un grano con una orientación distinta de sus planos. Las maclas producen un aumento de la resistencia y una disminución de la ductilidad.

Defectos de Apilamiento

Se producen cuando un plano no sigue el patrón de apilamiento ideal. Estos defectos afectan a la deformación plástica de los materiales.

Fronteras Antifase

Son lugares de la red donde los átomos se configuran en el orden inverso al del sistema de red perfecto.

Propiedades Mecánicas Fundamentales

Dureza

Resistencia de un material a la deformación plástica.

Tenacidad a la Fractura

Mide la capacidad del material con defectos para resistir fuerzas aplicadas sin causar fractura. En las cercanías del defecto, el esfuerzo efectivo sobre el material es mayor que el normal, debido a que la dislocación tiene el efecto de intensificar el esfuerzo real en el material.

Elasticidad y Comportamiento Bajo Carga

Elasticidad

Capacidad de los materiales para recuperar su forma inicial cuando cesa la carga que los deforma. Rebasado el límite elástico, la deformación producida es permanente.

Ensayo de Tracción

El diagrama de este ensayo muestra varias zonas:

• Zona Elástica (OE): Alargamientos pequeños. Si el esfuerzo cesa, el material recupera su estado inicial (proporcionalidad).
• Zona Plástica (EU): Alargamientos permanentes (son grandes y no hay recuperación). Si se detiene en un punto A, la probeta se recupera hasta E, persistiendo una deformación plástica. El material se endurece.
• Zona OP: Proporcionalidad.
• Zona PE: Elástica, pero no hay relación lineal con el esfuerzo (no es proporcional).
• Zona ER: Deformación plástica uniforme.
• Zona RU: Deformación elástica hasta la rotura en U.

Se obtienen los siguientes límites:

• Límite Proporcional (s_p)
• Límite Elástico (s_E)
• Límite de Deformación Permanente
• Límite de Pérdida de Prop

Módulo de Young (E): Relación entre tensión y deformación en la zona proporcional.

Resistencia a la Tracción (R): Máximo esfuerzo que el material puede soportar.

Resistencia a la Rotura (U): Esfuerzo en el punto de rotura.

Alargamiento de Rotura (A): Porcentaje de alargamiento total hasta la rotura.

Estricción de Rotura: Disminución de la sección transversal tras la rotura.