http://www.mapla.cl/abstracts_mapla2007_espanol.php

La fragilidad es la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad.

Técnicamente sin embargo la fragilidad se define como la capacidad de los materiales de fracturarse con escasa deformación, a diferencia de los materiales dúctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plásticas. La rotura frágil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a deferencia de la rotura dúctil, ya que la energía absorbida por unidad de volumen viene dada por:

La Fluencia o cedencia es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada que se puede llegar a producir en el ensayo de tracción (depende del material, algnos experimentan fluencia, otros no). El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plásticamente. Alcanzado el límite de fluencia se logra liberar las dislocaciones produciéndose la deformación bruscamente. La defomación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Luders). No todos los materiales presentan este fenómeno en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara.

Se aprecia gráficamente en la curva tensión-deformación obtenida tras el ensayo de tracción: el periodo de fluencia se sitúa en el 2.

El límite de fluencia es la zona máxima en la cual el módulo de Young es constante. También es la zona límite a partir de la cual el material se deforma plásticamente.

También denominado límite elástico aparente, indica la tensión que soporta una probeta del ensayo de tracción en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

La ductilidad es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles.

En otros términos, un material es dúctil cuando la relación entre el alargamiento longitudinal producido por una tracción y la disminicion de la seccion transversal es muy elevada.

En el ámbito de la metalurgia se entiende por metal dúctil aquel que sufre grandes deformaciones antes de romperse, siendo el opuesto al metal frágil, que se rompe sin apenas deformación.

No debe confundirse dúctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material está soportando una fuerza considerable; esto es, mientras la carga sea pequeña, la deformación también lo será, pero alcanzado cierto punto el material cede, deformándose en mucha mayor medida de lo que lo había hecho hasta entonces pero sin llegar a romperse.

En un ensayo de tracción, los materiales dúctiles presentan una fase de fluencia caracterizada por una gran deformación sin apenas incremento de la carga.

Desde un punto de vista tecnológico, al margen de consideraciones económicas, el empleo de materiales dúctiles presenta ventajas:

En la fabricación: ya que son aptos para los métodos de fabricación por deformación plástica.

En el uso: presentan deformaciones notorias antes de romperse. Por el contrario, el mayor problema que presentan los materiales frágiles es que se rompen sin previo aviso, mientras que los materiales dúctiles sufren primero una acusada deformación, conservando aún una cierta reserva de resistencia, por lo que después será necesario que la fuerza aplicada siga aumentando para que se provoque la rotura.

La ductilidad de un metal se valora de forma indirecta a través de la resiliencia.

La ductibilidad es la propiedad de los metales para formar alambres o hilos de diferentes grosores. Los metales se caracterizan por su elevada ductibilidad, la que se explica porque los átomos de los metales se disponen de manera tal que es posible que se deslicen unos sobre otros y por eso se pueden estirar sin romperse.

En ingeniería de los materiales se denomina fatiga a la disminución de la resistencia mecánica de los materiales al someterlos a esfuerzos repetidos.

La dureza es una propiedad que se define como la resistencia de un material a ser rayado. No debe confundirse con la tenacidad. Hay diversas formas de medir la dureza, si bien la mayoría consiste en utilizar un pequeño indentador, dispositivo que trata de penetrar el material y que puede ser un pequeño balín o una aguja.

Escalas de uso industrial [editar]

En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.

Hasta la aparición de la primera máquina Brinell para la determinación de la dureza, ésta se medía de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material más duro que se empleaba en los talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:

Durómetro Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W .

Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a tracción.

Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.

Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.

Dureza Webster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell.

Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor.

Dureza Shore:Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superdicie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como los otros.

Se denomina dureza Brinell a la medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo.

Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material.

La bola penetra dejando una marca

El peso de la bola se puede obtener con la siguiente expresión:

P = KD²

donde:

P = carga a utilizar (kilopondios).

K = constante para cada material, que puede valer 5 (aluminio, magnesio y sus aleaciones), 10 (cobre y sus aleaciones), y 30 (aceros).

D = diámetro de la bola (indentador) (mm).

Este ensayo sólo es válido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es válido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Ambos métodos son del tipo ensayo no destructivo.

Fórmula aplicada [editar]

Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación:

donde:

P = carga utilizada (kp).

D = diámetro del indentador (mm).

d = diámetro de la huella en la superficie (ml).

Valores típicos [editar]

El valor HB suele ser menor que 600.

Acero (blando): 120 HB Acero de herramientas: 650 HB Acero inoxidable: 250 HB Aluminio: 15 HB Cobre: 35 HB Madera: entre 1 HB y 7 HB Vidrio: 550 HB

Rockwel

Muestra del funcionamiento del ensayo Rockwell. El penetrador precarga, luego carga, y luego descarga; la relación entre la precarga más la carga y la descarga indica la dureza del material.

La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un método para determinar la dureza, es decir,

El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º.

Se emplea para láminas tan delgadas como 0.006 pulgadas y no se lee directamente en la máquina. Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente fórmula:

Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más livianas que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la

MALEABILIDAD Es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. Se diferencia de aquélla en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.

El elemento conocido más maleable hasta la fecha es el oro, que se puede malear hasta láminas de diezmilésima de milímetro de espesor. También presenta esta característica, en menor medida, el aluminio habiéndose popularizado el papel de aluminio como envoltorio

conservante para alimentos así como en la fabricación de tetra-brick. Todo aquello que se puede reducir a láminas.

La plasticidad es la propiedad mecánica de un material, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico.

En los metales la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.

Plasticidad e irreversibilidad [editar]

La plasticidad de los materiales está relacionada con cambios irreversibles en esos materiales. A diferencia del comportamiento elástico que es termodinámicamente reversible, un cuerpo que se deforma plásticamente experimenta cambios de entropía, como desplazamientos de las dislocaciones. En el comportamiento plástico parte de la energía mecánica se disipa internamente, en lugar de transformarse en energía potencial elástica.

En ingeniería, la resiliencia es la cantidad de energía que puede absorber un material, antes de que comience la deformación irreversible, esto es, la deformación plástica. Se corresponde con el área bajo la curva de un ensayo de tracción entre la deformación nula y la deformación correspondiente al esfuerzo de fluencia. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en julios por metro cúbico.

Se determina mediante ensayo por el método Izod o el péndulo de Charpy, resultando un valor indicativo de la fragilidad o la resistencia a los choques del material ensayado. Un elevado grado de resiliencia es característico de los aceros austeníticos, aceros con alto contenido de austenita.

En física se utiliza el término para expresar la capacidad de un material de recobrar su forma original después de haber sido sometido a altas presiones correspondiéndose, en este caso, con la energía que es capaz de almacenar el material cuando se reduce su volumen.

En ciencia de los Materiales la tenacidad es la energía total que absorbe un material hasta romperse.

En mineralogía la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. Para describir las distintas clases de tenacidad en los minerales se utilizan los términos:

Frágil (fragilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de romperse o reducirse a polvo.

Maleable (maleabilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de conformarse en hojas delgadas por percusión.

Sectil (sectilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad para cortar en virutas delgadas con un cuchillo.

Dúctil (ductilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de estirarlo en forma de hilos.

Flexible (flexibilidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad para ser doblado, pero sin recuperar su forma original una vez que termina la presión que lo deformaba.

Elástico (elasticidad): Cualidad de un mineral relativa a la facilidad para recobrar su forma primitiva al cesar la fuerza que lo ha deformado..

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidad"

En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

Se considera que las tensiones que surgen en cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas: son normales a esa sección, están uniformemente repartidas en toda la superficie de la misma y son de sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo.

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EQUIVALENCIAS DE DUREZA A RESISTENCIA RESISTENCIA MECÁNICA

TRACCIÓN D U R E Z A S

Kgf/mm2 N/mm2 Psi x 1000

Vickers HV

Brinell HB

Rockwell HRb

Rockwell HRc

31 304 44.1 90 86 48 32 314 45.5 94 89 51 33 324 46.9 97 92 53.7 34 333 48.3 100 95 56.1 35 343 49.8 104 99 58.3 36 353 51.2 107 102 60.3 37 363 52.6 110 105 62.1 38 373 54.0 113 108 63.7 39 382 55.4 116 111 65.2 40 392 56.9 120 114 66.6 41 402 58.3 123 117 67.9 42 412 59.7 126 119 69.2 43 422 61.1 129 122 70.5

44 431 62.6 132 125 71.8 45 441 64.0 135 128 73.1 46 451 65.4 138 131 74.4 47 461 66.8 141 134 75.6 48 471 68.2 144 137 76.7 49 480 69.7 147 140 77.7 50 490 71.1 150 143 78.7 51 500 72.5 154 146 79.7 52 510 73.9 157 149 80.7 53 520 75.4 161 153 81.7 54 529 76.8 164 156 82.6 55 539 78.2 168 159 83.5 56 549 79.6 171 162 84.4 57 559 81.0 174 165 85.3 58 569 82.5 177 168 86.2 59 579 83.9 180 171 87.1 60 588 85.3 183 174 87.9 61 598 86.7 187 178 88.7 62 608 88.2 190 181 89.5 63 618 89.6 194 185 90.2 64 628 91.0 197 188 90.9 65 637 92.4 201 191 91.6 66 647 93.8 204 194 92.2 67 657 95.3 207 197 92.8 68 667 96.7 210 200 93.4 69 677 98.1 213 203 94

70 686 99.5 216 206 94.5 ( 14.9 ) 71 696 101.0 220 209 95 ( 15.7 ) 72 706 102.4 223 212 95.5 ( 16.4 ) 73 716 103.8 226 215 96 ( 17.1 ) 74 726 105.2 229 218 96.5 ( 17.8 ) 75 735 106.6 232 220 96.9 ( 18.5 ) 76 745 108.1 235 223 97.3 ( 19.1 ) 77 755 109.5 238 226 97.7 ( 19.7 )

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RESISTENCIA MECÁNICA TRACCIÓN

D U R E Z A S

Kgf/mm2 N/mm2

Psi x 1000

Vickers HV

Brinell HB

Rockwell HRb

Rockwell HRc

78 765 110.9 240 228 98.1 20.3 79 775 112.3 244 231 98.6 20.9 80 785 113.8 247 234 99 21.5 81 794 115.2 250 237 99.5 22.1 82 804 116.6 253 240 99.9 22.7 83 814 118 256 243 ( 100.3

) 23.3

84 824 119.4 259 246 ( 100.7 )

23.9

85 834 120.9 262 249 ( 101.1 )

24.5

86 843 122.3 265 252 ( 101.5 )

25

87 853 123.7 269 255 ( 101.9 )

25.5

88 863 125.1 272 258 ( 102.4 )

25.9

89 873 126.5 275 260 ( 102.8 )

26.3

90 883 128 278 263 ( 103.2 )

26.8

91 892 129.4 281 266 27.2 92 902 130.8 284 269 27.7 93 912 132.2 287 272 28.1 94 922 133.7 291 275 28.6 95 932 135.1 294 278 29 96 941 136.5 297 281 29.4 97 951 137.9 300 284 29.8 98 961 139.4 303 287 30.2 99 971 140.8 307 291 30.6 100 981 142.2 310 294 31 101 990 143.6 314 298 31.4 102 100

0 145 317 301 31.8

103 1010

146.5 321 304 32.2

104 1020

147.9 324 307 32.6

105 1030

149.3 327 310 33

106 103 150.7 331 314 33.4

9 107 104

9 152.2 334 317 33.7

108 1059

153.6 337 320 34.1

109 1069

155 340 322 34.4

110 1079

156.4 343 325 34.8

111 1088

157.8 346 328 35.1

112 1098

159.3 349 331 35.5

113 1108

160.7 352 334 35.8

114 1118

162.1 355 337 36.1

115 1128

163.5 358 339 36.4

116 1137

165 361 342 36.7

117 1147

166.4 363 344 37

118 1157

167.8 366 346 37.3

119 1167

169.2 368 348 37.6

120 1177

170.6 371 351 37.9

121 1186

172.1 374 354 38.2

122 1196

173.5 377 357 38.5

123 1206

174.9 380 360 38.8

124 1216

176.3 382 362 39.1

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Teléfono: 93.754.12.33 / Fax: 93.754.12.31 RESISTENCIA MECÁNICA

TRACCIÓN D U R E Z A S

Kgf/mm2 N/mm2

Psi x 1000

Vickers HV

Brinell HB

Rockwell HRb

Rockwell HRc

125 1226

177.7 384 364 39.4

126 1236

179.2 387 366 39.7

127 1245

180.6 390 369 39.9

128 1255

182 392 371 40.1

129 1265

183.4 394 373 40.3

130 1275

184.9 397 376 40.5

131 1285

186.3 399 378 40.7

132 1294

187.7 401 380 40.9

133 1304

189.1 403 382 41.1

134 1314

190.6 405 384 41.3

135 1324

192 407 386 41.5

136 1334

193.4 410 388 41.8

137 1343

194.8 413 391 42

138 1353

196.2 415 393 42.2

139 1363

197.7 418 395 42.4

140 1373

199.1 420 397 42.7

141 1383

200.5 423 399 42.9

142 1392

201.9 425 401 43.1

143 1402

203.4 428 403 43.3

144 1412

204.8 430 405 43.5

145 1422

206.2 432 407 43.7

146 1432

207.6 434 409 43.9

147 1441

209 436 411 44.1

148 1451

210.5 438 413 44.3

149 1461

211.9 440 415 44.5

150 1471

213.3 442 417 44.7

151 148 214.7 445 420 44.9

1 152 149

1 216.2 448 423 45.2

153 1500

217.6 451 426 45.4

154 1510

219 454 428 45.6

155 1520

220.4 457 430 45.8

156 1530

221.8 460 433 46.1

157 1540

223.3 462 435 46.2

158 1549

224.7 464 437 46.4

159 1559

226.1 466 439 46.6

160 1569

227.5 468 441 46.8

161 1579

229 471 443 47

162 1589

230.4 473 445 47.1

163 1598

231.8 475 447 47.3

164 1608

233.2 477 449 47.5

165 1618

234.6 479 451 47.7

166 1628

236.1 482 453 47.8

167 1638

237.5 485 455 48

168 1647

238.9 487 457 48.1

169 1657

240.3 489 459 48.3

170 1667

241.8 491 461 48.5

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