Propiedades Físicas de Los Materiales Para Ingeniería

8/17/2019 Propiedades Físicas de Los Materiales Para Ingeniería

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PROPIEDADES FÍSICASDE LOS MATERIALES

PARA INGENIERÍA


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PROPIEDADES MECÁNICAS.Son aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a alterar su forma.• Resistencia: Capacidad de soportar una carga externa si el metal debe soportarla sin romperse se denomina carga de rotur

producirse por tracción, por compresión, por torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (kg mm!" para caestos esfuerzos.

• Dureza: #ropiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal ba$o la acción directa de una carga det• Elasticidad: Capacidad de un material elástico para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha deformado. Se llama l%mite

carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una deformación permanente.• Plasticidad: Capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.• Tenacidad: &esistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. 'a tenacidad requiere la existencia de resi

plasticidad.• Fragilidad: #ropiedad que expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. 'os materiales frágiles se rompen en el l%mi

es decir su rotura se produce espontáneamente al rebasar la carga correspondiente al l%mite elástico.• Resiliencia: &esistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo Charpy.• Fluencia: #ropiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente ba$o la acción de su propio peso o de c

peque as. )sta deformación lenta, se denomina tambi*n creep.• Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas (alternati+as o intermitentes", se puede llegar a producir su

cargas menores a las que producir%an deformaciones.


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PROPIEDADES ELÉCTRICAS.


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Propiedades magnéticas.

Capacidad que tiene un metal ferroso (hierro y sus aleaciones" para ser atra%do por un imán, as% como a la posibilidadlas propiedades magn*ticas del imán sean transferidas al metal.

Propiedades térmicas.

efinen el comportamiento de los materiales ante la energ%a t*rmica o calor. Como si fuera noble, es decir pierde su capde oxidación. - este proceso se le denomina pasi+ación.

CORROSIÓ Cuando el fenómeno de oxidación contin/a los óxidos +an debilitando la estructura, ya que son qu%mmás estables, pero mecánicamente más d*biles, y puede perderse parte del metal. - este fenómeno le denominamos corroes siempre un incon+eniente.

Propiedades !pticas.

Se refieren a la reacción del material cuando la luz incide sobre *l. -s% tenemos materiales opacos, que no permiten qlos atra+iese materiales transparentes, que de$an pasar la luz material transl/cidos, que permiten que penetre la luz, perode$an +er n%tidamente a tra+*s de ellos


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TRABAJO DE CORROSIÒN Y DESGAS


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".#. Corrosi!n $u%mica.

• )n la corrosión qu%mica un material se disuel+e en un medio corrosi+o l%quido y este se seguirá disol+iendo hasta que se consuma totalmente o se sature demás para todos.

".". Corrosi!n electro$u%mica.

• 'a corrosión electroqu%mica es un proceso espontáneo que denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión", una zona catódica electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión el*ctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de cor

pueda tener lugar.


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2.3. TIPOS DE CORROSIÓNELECTROQUÍMICA.• Celdas de composición • Celdas de esfuerzo

• Corrosión por ox%geno

• Corrosión microbiológica

• Corrosión por presiones parciales de ox%geno

• Corrosión gal+ánica

• Corrosión por heterogeneidad del material

• Corrosión por aireación superficial


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2.4. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN ELECTROQU

•

ise o El diseño de las estructuras puede parecer de poca importancia, pero puede ser implementado para aislar las superficies del meambiente.

• 'os recubrimientos Estos son usados para aislar las regiones anódicas y catódicas e impiden la difusión del oxigeno o del vapor de alos cuales son una gran fuente que inicia la corrosión o la oxidación

• Elección del material La primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado.

• Cabe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables; hasta el aluminio se puede corroer.

• En la concepción, hay que evitar las onas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las heterogeneidades en genera

• !ay que prever tambi"n la importancia de la corrosión y el tiempo en el que habr# que cambiar la pie a $mantenimiento preventivo%.

• &ominio del ambiente Cuando se traba'a en ambiente cerrado $por e'emplo, un circuito cerrado de agua%, se pueden dominar los par#metros que influyen en la corrosión; composición qu(mica $particularmente la acide %, temperatura, presión...

• )nhibidores de la corrosión Es el traslado de los productos f(sicos que se agrega a una solución electrol(tica hacia la superficie del #noddel c#todo lo cual produce polari ación.


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• 2. . O!"#$%"&'.• Se denomina reacción de reducción-o idación! de ó ido-reducción o!

"im $emen%e! reacción redo ! a %oda reacción &u'mica en $a &ue uno om(" e$ec%rone" "e %ran")eren en%re $o" reac%i*o"! ro*ocando un cam

"u" e"%ado" de o idación,


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TRABAJO DE DIFUSIÓN DE ESTADO SOL


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ME ANISMOS DE DIFUSI.

•

I'()*%$+,"- #"*)%(- E"%e mecani"mo e" mu/ im ro+a+$e! or $a 0uer%e re u$"ión de coa$cance de $o" (%omo"! $o &ue ro1'+e $a ocu ación de $a o"iciónin%ermedia donde $o" do" (%omo" de+er'an e"%ar a mi%ad de camin


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ME ANISMOS DE DIFUSI.N• A'" -A&u' $a" 0uer a" re u$"i*a" 3ue4an un ro$ o"i%i*o! cada (%omo 5em u*ecino en e$ cur"o de una ermu%ación circu$ar, Sin em+ar4o! e"%e mecanre&uiere $a coordinación de *ario" "a$%o" a%ómico"! $o &ue 1ace &ue "uocurrencia "ea im ro+a+$e,


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ME ANISMOS DE DIFUSI.N• D"/01"&' -* $%$'()1

Mecani"mo de di0u"ión &ue im $ica e$ cam+io de un (%omo una o"ición re%icu$ar norma$ a uno *acan%e, 7roce"o nece"ire"encia de *acan%e" / $a o"i+i$idad de di0u"ión e" 0unciónn8mero de de0ec%o" &ue e i"%an 9T ; E$ mo*imien%o de(%omo" *an en "en%ido o ue"%o a$ de $a" *acan%e",


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ME ANISMOS DE DIFUSI.N• D"/01"&' "'()*1("%"$Mecani"mo de di0u"ión &ue im $ica (%omo" &ue *an de"de una o"iciónin%er"%icia$ a o%ra *ecina de"ocu ada, E$ mecani"mo %iene $u4ar or inde "o$u%o" 9 !


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ENERGÍA DE ACTI ACIÓN.• Un (%omo &ue "e di0unde de+e mo*er"e en%re $o" (%omo" circundan%

ocu ar "u nue*a o"ición,•

E$ (%omo de+e a%ra*e"ar una +arrera de ener4'a o%encia$ &ue re&uieener4'a de ac%i*ación >, E$ ca$or ro orciona a$ (%omo $a ener4'a arae"%a +arrera,

• Norma$men%e "e nece"i%a meno" ener4'a ara 0or ar un (%omo in%er"&ue a"e en%re $o" (%omo" circundan%e"? en con"ecuencia! $a ener4'a ac%i*ación e" menor en $a di0u"ión in%er"%icia$ &ue en $a di0u"ión o


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) -%"#$# #) #"/01"&'.• De $o" cinco e"%ado" de $a ma%eria! $o" 4a"e" re"en%an

0aci$idad de di0u"ión de "u" re" ec%i*a" ar%'cu$a"! como ocurre en/a &ue "u" mo$@cu$a" %ienen *e$ocidade" "u eriore", La" mo$@

di0eren%e" 4a"e" %ienen *e$ocidade" di0eren%e"! a %em era%ura de endiendo 8nicamen%e de $a re"ión,P)*5 #) %-+ -1"%"&'.2 Le/ de Fic• Di0u"ión en e"%ado no e"%acionario La" "o$ucione" a e"%a e

9concen%ración en 0unción de o"ic, / %iem o; "e con"i4uen e" eci)condicione" $'mi%e" 0'"icamen%e "i4ni)ca%i*a", Una "o$ución im o$a de un "ó$ido "emi in)ni%o cu/a concen%ración "u er)cia$ "e mac%e, Frecuen%emen%e $a "u"%ancia &ue di0unde e" un 4a"! cu/a

arcia$ "e man%iene con"%an%e",


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TRABAJO DE MATERIALES PARA INGENIERÍA


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METALES Y ALEACIONES

•

A )$%"-')1 /)**-1$1La" a$eacione" 0erro"a" %ienen como e$emen%o ma/ori%ario e$ 4enera$! "on a$eacione" 0uer%e"! ma$ea+$e"! de +a3o cre$a%i*amen%e 0(ci$e" de o+%ener, La ma/or roducción de e"%a"acero"! a$eacione" Fe B ! a $o" &ue cam+iando e$ orcen%a3e de$emen%o" / a4re4ando a$4uno" o%ro"! "e $e" ueden dar ro iee" ec')ca"! de endiendo de $a indu"%ria a $a &ue "e *an a a $icar,


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•

F0'#"%"-')1 #) 6")**-La" 0undicione" "on a$eacione" 1ierro-car+ono donde e$ con%enido de car+ono *ar'a en%re 2

! G 9aun&ue e"%o" orcen%a3e" no "on com $e%amen%e r'4ido";, om8nmen%e $a"e"%(n en%re $o" *a$ore" de 2!H / !H ! /a &ue $a" de ma/or con%enido de car+ono car*a$or r(c%ico en $a indu"%ria, Adem(" de 1ierro / car+ono! $$e*a o%ro" e$emen%o" de a$e"i$icio! man4ane"o! 0ó"0oro! a u0re / o '4eno,• Fundiciones grises:

Una $en%a *e$ocidad de en0riamien%o 0a*orece $a 0ormación de una 0undición 4ri" /a &ue en $a" reaccione" 0a*orece &ue "e 0ormen $o" con"%i%u/en%e" m(" e"%a+$e": $a e%ran"0orma en 0erri%a / 4ra)%o 94ra)%i ación;, Son 0(ci$men%e mecani a+$e" /a &u0a*orece $a "a$ida de $a *iru%a,• Fundiciones blancas:

E$ car+ono a arece en 0orma de cemen%i%a,


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T*$($+")'(-1 (7*+"%-1 #) $%)*-Se conoce como %ra%amien%o %@rmico a$ con3un%o de o eracione" de ca$enen0riamien%o! +a3o condicione" con%ro$ada" de %em era%ura! %iem o de e*e$ocidad! re"ión! de $o" me%a$e" o $a" a$eacione" en e"%ado "ó$ido! con e$ )me3orar "u" ro iedade" mec(nica"! e" ecia$men%e $a dure a! $a re"i"%encia /e$a"%icidad,• T)+ )• R) )'"#-• R)%-%"#-• N-*+$ "8$#-


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•

A )$%"-')1 '- /)**-1$1Son a$eacione" &ue no con%ienen )erro! o con%ienen can%idade"re$a%i*amen%e e&ue=a" de 1ierro! a$4uno" e3em $o"! a$uminio! c

inc! e"%a=o / n'&ue$, Su" ro iedade" "on $a%a re"i"%encia a $a coe$e*ada conduc%i*idad e$@c%rica / %@rmica! +a3a den"idad / 0aci$

roducción, Una a$eación e" una me c$a "ó$ida 1omo4@nea de do" ome%a$e"! o de uno o m(" me%a$e" con a$4uno" e$emen%o" no me%E"%a" a$eacione" ueden "er or %ra%amien%o %@rmico o or re


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•

A "%$%"-')1 #) -1 +)($ )1 9 $ )$%"-')1.E$a+oración de 1erramien%a"! in"%rumen%o" / e$emen%o" ara $a" con"%rucciode +u&ue" / au%omó*i$e", a"a" / edi)cio" 9E"%ruc%ura" re"i"%en%e" 0a+ricadadan 0orma a edi)cio"! ra"cacie$o" / *i*ienda" uni0ami$iare", 7uen%e": moco$4an%e"! de arco! de *i4a" %rian4u$ado", E"cu$%ura" con%em or(nea",ALEACIONES• B*-'%)• C0 *-' ;0)• A '"%-• M$


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MATERIALES CERÁMICOS

•

E1(*0%(0*$1 %*"1($ "'$1 ( "%$1 #) -1 %)*=+"%-1Un 4ran n8mero de ma%eria$e" cer(mico" o"een e"%ruc%ura" %' ica$a e"%ruc%ura de$ Na $! de +$enda 9 nS; / de Juori%a 9 aF2;, Sin emma/or'a de $o" cer(mico" %ienen e"%ruc%ura" cri"%a$ina" m(" com $*ariada", En%re e"%a" e"%ruc%ura" odr'amo" de"%acar $a" m("• E1(*0%(0*$ )*- 1>"($ ?C$T"O3@•

E1(*0%(0*$ #) %-*"'#&' ?A 2O3@• E1(*0%(0*$ #) )1 "') $ ?M


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•

M$()*"$ )1 %)*=+"%-1 '- %*"1($ "'-1.Lo" (%omo" "e acomodan en con3un%o" irre4u$are" / a$ea%orio", Lo" "ócri"%a$ino" con una com o"ición com ara+$e a $a de $a" cer(mica" cri""e denominan *idrio", La ma/or ar%e de $o" *idrio" &ue "e comercia$i"i$ica%o",

IDRIO: E$ *idrio e" "eme3an%e a un $'&uido "u en0riado, E$ *idrio e"%or $a unión de %e%raedro" en de "'$ice / %iene una e"%ruc%ura re%

%re" %i o" de *idrio":• "#*"- #) 1" "%$(-• "#*"-1 '- 1- "#$#-1


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P*- ")#$#)1


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APLICACIONES DE LOS CERAMICOS• Su u"o inicia$: $a e$a+oración de reci ien%e",• M(" ade$an%e "e u%i$i ó ara mode$ar )4uri$$a" / ac%ua$

em $ea como ai"$an%e e$@c%rico / %@rmico en 1orno"! mo+$inda3e,

• Lo" ma%eria$e" cer(mico" oro"o" "u" a $icacione" con $a" acocida" e" en +a$do"a"! $adri$$o"! %e3a"! 3arrone"! e%c,

• Lo" ma%eria$e" cer(mico" re0rac%ario" "u" a $icacione" "on en $re0rac%ario" / e$ec%rodom@"%ico" donde "e $$e*a a ca+o in*e"%


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7OLIMEROS

• C $1"5%$%"&' 9 %$*$%()* 1("%$1 #) -1 - +)*-1Se48n "u ori4en:• 7o$'mero" na%ura$e", E i"%en en $a na%ura$e a muc1o" o$'mero" / $a" +iomo$@cu$a" &ue 0o

*i*o" "on macromo$@cu$a" o$im@rica", 7or e3em $o! $a" ro%e'na"! $o" (cido" nuc$eico"! $o9como $a ce$u$o"a / $a &ui%ina;! e$ 1u$e o cauc1o na%ura$! $a $i4nina! e%c,

• 7o$'mero" "emi"in%@%ico", Se o+%ienen or %ran"0ormación de o$'mero" na%ura$e", 7ni%roce$u$o"a! e$ cauc1o *u$cani ado! e%c,

• 7o$'mero" "in%@%ico", Muc1o" o$'mero" "e o+%ienen indu"%ria$men%e a ar%ir de $o" monómee$ nai$on! e$ o$ie%i$eno! e$ 7o$i c$oruro de *ini$o 97 ;! e$ o$ie%i$eno! e%c,

•

Se48n "u mecani"mo de o$imeri ación:• 7o$'mero" de adición, La o$imeri ación no im $ica $a $i+eración de nin48n com ue"%o de

mo$ecu$ar, E"%a o$imeri ación "e 4enera cuando un ca%a$i ador ! inicia $a reacción, E"%e ca%$a unión do+$e car+ono en $o" monómero"! $ue4o a&ue$$o" monómero" "e unen con o%ro" dee$ec%rone" $i+re"! / a"' "e *an uniendo uno %ra" uno 1a"%a &ue $a reacción %ermina,


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7OLIMEROS

Se48n "u com o"ición &u'mica:• 7o$'mero" or4(nico", 7o"ee en $a cadena rinci a$ (%omo" de car+ono,• 7o$'mero" or4(nico" *in'$ico", La cadena rinci a$ de "u" mo$@cu$a" e"%(

e c$u"i*amen%e or (%omo" de car+ono,• Den%ro de e$$o" "e ueden di"%in4uir:• 7o$io$e)na"! 0ormado" median%e $a o$imeri ación de o$e)na",• E3em $o": o$ie%i$eno / o$i ro i$eno,•

7o$'mero" e"%ir@nico"! &ue inc$u/en a$ e"%ireno en%re "u" monómero",• E3em $o": o$ie"%ireno / cauc1o e"%ireno-+u%adieno,• 7o$'mero" *in'$ico" 1a$o4enado"! &ue inc$u/en (%omo" de 1a$ó4eno" 9c$oro! J8or,

com o"ición,


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7OLIMEROS

E1(*0%(0*$ #) -1 - +)*-1.• L$ )1(*0%(0*$ ;0 +"%$ 1ace re0erencia a $a con"%rucción de $a mo$@cu

en e$ cua$ "e e"%udia e$ e0ec%o de $a na%ura$e a de $o" (%omo" &ue con"cadena rinci a$ / $o" "u"%i%u/en%e" de $a mi"ma"! $a" unione" monómero"! e$ e"o mo$ecu$ar / "u di"%ri+ución? a"' como! e$ e0ec%rami)cacione" o en%recru amien%o" en $a cadena rinci a$, De i4ua$ madi0eren%e" con)4uracione" &ue ueden ado %ar $o" "u"%i%u/en%e" de

rinci a$ condicionan $a" ro iedade" de $o" o$'mero" / "on ar%e de "u e"

&u'mica,• L$ )1(*0%(0*$ / 1"%$ a$ ordenamien%o de una" mo$@cu$a" re" e%o a o

re0erencia a $a orien%ación / cri"%a$inidad! &ue de enden en 4ran medide"%ruc%ura &u'mica,


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7OLIMEROS

• A "%$%"-')1 9 *- ")#$#)1 #) -1 - +)*-1.• 7ro iedade" e$@c%rica"• 7ro iedade" 0'"ica" de $o" o$'mero"• La" ro iedade" mec(nica"A "%$%"-')1 #) -1 - +)*-1• Au%omo%ri ,• oncre%o,• Mue+$er'a,• Mue+$e" de +a=o,• Ar%e"ana$,

MATERIALES COMPUESTOS


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C$*$%()* 1("%$1 #) -1 +$()*"$ )1 %-+ 0)1(-1• Lo" ma%eria$e" "on com ue"%o" cuando cum $en $a" "i4uien%e" carac%•

E"%(n 0ormado" or do" o m(" com onen%e" di"%in4ui+$e" 0'"ic"e ara+$e" mec(nicamen%e,• 7re"en%an *aria" 0a"e" &u'micamen%e di"%in%a"! com $e%amen%e in"

"' / "e arada" or una in%er0ace,• Su" ro iedade" mec(nica" "on "u eriore" a $a "im $e "uma de $a" ro ie

de "u" com onen%e" 9"iner4ia;,• No er%enecen a $o" ma%eria$e" com ue"%o" $o" ma%eria$e" o$i0("ic

a$eacione" me%($ica"! en $a" &ue median%e un %ra%amien%o %@rmiccom o"ición de $a" 0a"e" re"en%e",


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•

T" -1 #) M$()*"$ )1 C-+ 0)1(-1.Lo" ma%eria$e" com ue"%o" "e ueden di*idir en cua%ro 4rande" 4rE"%(n com ue"%o" or ar%'cu$a" de un ma%eria$ duro / 0r(4i$ di"cre%a / uni0ormemen%e! rodeada" or una ma%ri m(" +$anda / d

Ti o":• om ue"%o" endurecido" or di" er"ión,• om ue"%o" con ar%'cu$a" ro iamen%e dic1a",


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E1(*0%(0*$ +- )%0 $*• La" %@cnica" moderna" de "'n%e"i" de o$'mero" ermi%en un 4ra

con%ro$ "o+re *aria" o"i+i$idade" e"%ruc%ura$e",• A$4uno" o$'mero" no er%enecen a un "o$o 4ru o! or e3em $o!

o$'mero redominan%emen%e $inea$ uede %ener a$48n n8merode rama" / de en%recru amien%o" o de re%icu$ación +idimen"iona

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