1. DEFINICIONES
JENNIFER DIAZ REYES
DANIEL ALBEIRO MONTENEGRO
JOHN ALEXANDER REYES G.
MICHAEL VIVAS SANCHES
PRESENTADO A:
JAVIER BECERRA
FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA – UNIAGRARIA
MATERIALES DE INGENIERIA
PROGRAMA INGENIERIA INDUSTRIAL V
BOGOTA D.C.
2013

2. 1. TENACIDAD A LA FRACTURA
La tenacidad a la fractura mide la capacidad de un material que contiene una
imperfección para resistir una carga aplicada. Para esto no se requiere una alta
velocidad de deformación (impacto).(DONALD.R)
( 1
Ciencia e ingeniería de los materiales 4 edición Donald R Askelan- Pradeep P Phulé Capitulo 6 Propiedades y
Comportamiento mecánico- 6.10 Mecánica de la fractura Pag. 264 – 267)
Empleando los principios de la mecánica de la fractura, se ha desarrollado una
expresión que relaciona el esfuerzo critico para la propagación de la grieta, con
la longitud de la grieta (a) de donde
En esta expresión K es la tenacidad de la fractura, una medida de la resistencia
del material a la fractura frágil cuando está presente una grieta. Cabe hacer
notar que k tiene las unidades poco comunes de MPa o psi. Aun mas, Y es
una parámetro o función a dimensional que depende del tamaño y de la forma
geométrica de la grieta y de la probeta, así como de la forma de aplicación de
la carga.
En relación con este parámetro Y, en probetas planas que contienen grietas
mucho más cortas que el ancho de la probeta Y tiene un valor aproximado a la
unidad.
Mientras que para una placa de ancho semiinfinito que contenga una grieta en
el borde de longitud Y=1.1. se han determinado expresiones matemáticas de Y
para las diferentes geometrías de grieta en la probetas; a menudo estas
expresiones son relativamente complejas.
Sin embargo cuando el espesor de la probeta es mucho mayor que las
dimensiones de la grieta K, se vuelve independiente del espesor, momento en
el cual se dice que existe la condición de deformación plana. Por deformación
plana se entiende que cuando una carga actúa sobre una grieta, no habrá
ningún componente de deformación perpendicular a las caras anteriores y
posteriores. El valor de K, para estas probetas gruesas se conoce como
tenacidad de fractura en deformaciones planas o K que también está definido
por
Los materiales frágiles, en los cuales no es posible una deformación plástica
apreciable frente a una grieta que avanza, tienen valores pequeños de kIC y
son vulnerables a la rotura catastrófica. Por otra parte, los valores kIC son
relativamente grandes para los materiales dúctiles.

3. La tenacidad de la fractura para deformaciones planas kIC es una propiedad
fundamental de los materiales que dependen de muchos factores, entre los que
más influyen son la temperatura, la velocidad de deformación y la micro
estructura.
Se utilizan diferentes técnicas de ensayo para medir kIC prácticamente puede
utilizarse cualquier tamaño y forma de probeta consistente con el
desplazamiento de la grieta en el modo I. (MIRATE .J, 2007)
IMAGEN 1, MUESTRA EL LIMITE ELASTICO Y TENACIDAD DE FRACTURA A TEMPERATURA AMBIENTE.
FUENTE: ADVANCE MATERIALS AND PROCESES; 1990
2. RESISTENCIA A LA FATIGA
Es definida como el nivel de esfuerzos el cual ocurrirá la rotura en un numero
especifico de ciclos (por ejemplo, ciclos). Otro parámetro importante que
caracteriza el comportamiento de un material a la fatiga es la vida de la fatiga

4. , que es el número de ciclos para causar la rotura a un nivel específico de
esfuerzos.
IMAGEN 2. MUESTRA LA AMPLITUD DE ESFUERZOS VS EL NUMERO DE CICLOS HASTA LA ROTURA DE LA
FATIGA, EN EL (B) MUESTRA UN MATERIAL QUE NO PRESENTA FATIGA.

5. Los comportamientos de fatiga aquí representados pueden clasificarse en dos
dominios. Uno se asocia con cargas relativamente grandes que no solo
producen deformación elástica sino también cierta deformación plástica durante
un ciclo. En consecuencia, las vidas a fatiga son relativamente cortas; este
dominio se denomina fatiga de bajo número de ciclos (oligofatiga) y se presenta
a menos de aproximadamente a ciclos.( Kalpakjian.S).
3. DUREZA
Se considera una medida de la resistencia de un material a la deformación
plástica localizada (por ejemplo, una pequeña abolladura o ralladura). Los
primeros ensayos de dureza se basan en el comportamiento de algunos
materiales y tomaban como punto de referencia una escala creada
considerando solo la capacidad de un material para rayar a otro más blando. La
escala de Mohs es un método cualitativo un tanto arbitrario para catalogar la
dureza que tiene valores desde1, en el extremo blando para el talco, hasta 10
para el diamante. A lo largo de los años se han desarrollado técnicas
cuantitativas de dureza basadas en un pequeño penetrador que es presionado
sobre la superficie del material a ensayar en condiciones controladas de carga
y velocidad de aplicación de la carga. En estos ensayos se mide la profundidad
o tamaño de la huella o hendidura resultante, que se relaciona con un numero
de dureza; cuanto más blando es el material, mayor y más profunda es la
huella, y menor el numero de dureza. Los valores de dureza medidos son
relativos (no absolutos), y es necesario tener precaución al comprar durezas
obtenidas por técnicas distintas.
Los ensayos de dureza se realizan con mucha mayor frecuencia que cualquier
otro ensayo mecánico por varias razones
1. Son sencillos y baratos; por lo común no es necesario preparar una
probeta especial y la máquina de ensayos es relativamente de bajo
costo.
2. El ensayo no es destructivo, la probeta no se fractura ni se deforma
excesivamente, la única deformación es una pequeña huella.
3. A partir de los resultados de dureza, se pueden estimar otras
propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción.
ENSAYOS DE DUREZA ROCKWELL
El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más utilizado para medir la
dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo u no requiere habilidades
especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que proceden del empleo de
distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar
prácticamente cualquier metal o aleación (así como algunos polímeros).Los

6. penetradores pueden ser bolas esféricas de acero que tienen diámetros de
1/16´ , 1/8’ , ¼’ y ½ pul (1.588, 3.175, 6.350 y 12.70mm) o ser un penetrador
cónico de diamante (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros.
Con este sistema se determina un número de dureza a partir de la diferencia de
profundidad de penetración que resulta al aplicar primero una carga inicial
pequeña y después una carga mayor, el empleo de la carga pequeña aumenta
la exactitud de la medida. Basándose en la magnitud de las cargas mayores y
menores, existen dos tipos de ensayos: Rockwell y Rockwell superficial. En el
ensayo Rockwell, la carga menor es de 10 kg, mientras que las cargas
mayores son de 60,100 150 kg. Cada escala está representada por una letra
del alfabeto; en las tablas 6.4 y 6.5 se indican varias de estas escalas junto
con los penetradores y cargas correspondientes. En los ensayos superficiales,
la carga menor es de 3 kg mientras que el valor de la carga mayor puede ser
de 15.30 0 45 kg. Estas escalas se identifican mediante un numero (15,30 0 45
según la carga) seguidos por una letra (N, T, W, X o Y, según el penetrador). (
Kalpajian. S)
IMAGEN 3. MUESTRA LAS DIFERENTES TECNICAS Y ENSAYOS DE DUREZA.

7. 4. COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA:
Es una propiedad térmica que se define como el cambio en la longitud por
unidad de cambio de longitud original de un material cuando un material
aumenta 1 ºK; es decir que las dimensiones de un material están relacionados
con la temperatura, estos cambios de dimensiones según la temperatura no
son significativos, en pequeñas dimensiones, pero en grandes puede ser
motivo de restricciones en grandes estructuras como puentes o edificios., en la
aparte industrial el coeficiente de expansión térmica se utiliza muchas veces
para hacer encajar una pieza en otra. (MIKELL.P.1997).
5. CALOR ESPECÍFICO
El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa
para elevar la temperatura un grado Celsius. La relación entre calor y cambio
de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo,
donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un
cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase
no cambia la temperatura.
Cuanto mayor es el calor específico de una sustancia, mas energía es preciso
trasferir o quitar para cambiar su temperatura, es decir una sustancia con
mayor calor especifico tienes más capacidad de guardar calor. (Anthony
Wilson.1998)
6. CONDUCTIVIDAD TERMICA:
Indica la velocidad a la que fluye el calor dentro y a través de un material. Los
materials unidos por enlaces metálicos (metales) poseen en general alta
conductividad térmica, en cambio los unidos por enlaces iónicos o covalentes
(plásticos y cerámicos) tienen una conductividad baja. Debido a la gran
diferencia de sus conductividades térmicas internas, es posible que los
elementos de aleación tengan un efecto significativo en la conductividad
(Kalpajian. S), térmica de las aleaciones, como se puede ver al compararlos
metales con sus aleaciones en la siguiente tabla.
Material Conductividad térmica (W/m K)
Aluminio 222
Aleaciones de aluminio 121-239
Cobre 393
Aleaciones de cobre 29-234
Plomo 35
Aleaciones de plomo 24-46

8. Magnesio 154
Aleaciones de magnesio 75-138
Níquel 92
Aleaciones de níquel 12-63
Titanio 17
Aleaciones de titanio 8-12
7. CHOQUE TERMICO :
Los esfuerzos que causan la fractura de los materiales frágiles pueden
introducirse tanto térmica como mecánicamente, cuando se enfría rápidamente
una pieza de material, se produce un gradiente de temperatura. Este gradiente
puede causar
Diferentes cantidades de contracción en áreas distintas. Si los esfuerzos
residuales tensiles son lo suficientemente elevados, los defectos pueden
propagarse y causar la falla. Un comportamiento similar puede presentar si se
calienta rápidamente un material. El choque térmico es la falla de material
causada por esfuerzos inducidos por cambios en la temperatura. El
comportamiento del choque térmico se ve afectado por varios factores:
Coeficiente de expansión térmica: Un coeficiente bajo minimiza los
cambios dimensionales y reduce la capacidad de resistir el choque
térmico.
Conductividad térmica: la magnitud del gradiente de temperatura queda
determinada en parte por la conductividad térmica del material. Una
conductividad térmica elevada ayuda a la transferencia del calor y
reduce con rapidez las diferencias de temperatura con el material.
Módulo de elasticidad: Un módulo de elasticidad bajo permite la
absorción de deformaciones mayores.
Esfuerzo a la fractura: Un esfuerzo elevado requerido para la fractura
permite la absorción de deformaciones mayores.
Transformaciones de fase: Pueden presentarse cambios dimensionales
adicionales debido a las transformaciones de fase.
Un método para medir la resistencia al choque térmico consiste en determinar
la máxima diferencia de temperatura que se puede tolerar durante un templado
sin afectar las propiedades mecánicas del material.(Donald. Askelan)
8. TEMPERATURA DE FUSION:
El punto de fusión o la temperatura de fusión es la temperatura a la cual una
sustancia pasa del estado sólido al estado líquido, o a la inversa. La
temperatura de fusión de un material depende de la energía requerida para

9. separar sus átomos. El punto de fusión de una sustancia pura es siempre más
alto y tiene una gama más pequeña de variación que el punto de fusión de una
sustancia impura. Cuanto más impura sea, más bajo es el punto de fusión y
más amplia es la gama de variación. Eventualmente, se alcanza un punto de
fusión mínimo. El cociente de la mezcla que da lugar al punto de fusión posible
más bajo se conoce como el punto eutéctico, perteneciente a cada átomo de
temperatura de la sustancia a la cual se someta a fusión.
El punto de fusión de un compuesto puro, en muchos casos se da con una sola
temperatura, ya que el intervalo de fusión puede ser muy pequeño (menor a
1º). En cambio, si hay impurezas, éstas provocan que el punto de fusión
disminuya y el intervalo de fusión se amplíe (Kalpajian. S), Por ejemplo, el
punto de fusión del ácido benzoico impuro podría ser:
pf = 117° – 120º.
9. Temperatura de transición vitrea
La Temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una
seudotransición termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra
en vidrios, polímeros y otros materiales inorgánicos amorfos. Esto quiere decir
que, termodinámicamente hablando, no es propiamente una transición. La Tg
se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa
temperatura el polímero aumenta su densidad, dureza y rigidez, además su
porcentaje de elongación disminuye de forma drástica.
Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido
y el estado rígido del material. El estudio de Tg es más complejo en el caso de
polímeros que en de cualquier otro material de moléculas pequeñas.
Por encima de la Tg los enlaces secundarios de las moléculas son mucho más
débiles que el movimiento térmico de las mismas, por ello el polímero se torna
gomoso y adquiere cierta elasticidad y capacidad de deformación plástica sin
fractura. Este comportamiento es específico de polímeros termoplásticos y no
ocurre en polímeros termoestables.( Michael F.)
10.Temperatura de recristalizacion:
RECRISTALIZACION
Si un metal previamente deformado en frío, es recocido a temperatura
suficientemente alta, (temperatura de re cristalización), aparecen nuevos
cristales en la micro estructura, los que tienen idéntica composición y estructura
reticular que los antiguos granos no deformados. Estos nuevos cristales
surgen en zonas con alta densidad de dislocaciones, en dislocaciones.
La fuera impulsora de la re cristalización proviene de la energía almacenada
en el trabajo en frio.

10. La tempera de res cristalización, corresponde a la temperatura aproximada a la
cual un material altamente trabajo en frio se recristaliza por completo en una
hora, la re cristalización es un proceso que se desarrolla por nucleacion y
crecimiento, los sitios de nucleacion preferenciales y donde se forman los
nuevos granos son las regiones más deformadas, como bordes de granos,
planos de deslizamiento y en zonas de alta energía como precipitados de
segunda fase y también entrono a inclusiones no metálicas.( R.A kohser)
11. Oxidación
Los materiales de todos los tipos pueden reaccionar con el oxigeno y con
otros materiales, estas reacciones pueden, igual que la corrosión, alterar la
composición, propiedades y integridad de un material. Metales como aluminio
y titanio reaccionan con gran facilidad con el oxigeno, es decir a la oxidación
es el proceso químico el cual tiene un material cuando interactúa con el
oxigeno.
En los metales la reacción crea oxido en la superficie, la facilidad con la que
un metal se oxida viene dada por la energía libre estándar de formación para
el oxido, la siguiente figura muestra las diferentes capacidades de algunos
metales para oxidarse, según su energía libre de oxidación.
La tendencia de reaccionar con el oxigeno se puede cunatificar conla
siguiente ecuación . (S.
Kalpajian.)
12.Corrosión:
Deterioro de los metales y los cerámicos, en tanto en fenómenos similares en
los plásticos suelen denominarse degradación. La corrosión no solo lleva al
deterioro de la superficie de los componentes y estructuras (embarcaciones y
puentes), sino que también reduce su Resistencia e integridad estructural. El

11. costo directo de la corrosión solo en Estados Unidos se ha estimado en 275 mil
millones de dólares anuales, que son aproximadamente 3% del producto
interno bruto. Los costos indirectos de la corrosión se estiman en el doble de
esta cantidad.
La resistencia a la corrosión es un aspecto importante en la selección de
materiales para las industrias química, alimentaria y del petróleo, así como en
las operaciones de manufactura. Edemas de las posibles reacciones químicas
de los elementos y compuestos presentes, causan inquietud a la oxidación del
medio ambiente y la corrosión de los componentes de las estructuras, sobre
todo a temperaturas elevadas.
También, esta depende de la composición del material y del medio ambiente en
particular. Los medios corrosivos pueden ser productos químicos (álcalis,
ácidos y sales), el entorno (humedad, oxigeno, lluvia acida y contaminación) y
el agua (dulce o salada). En general, los metales no ferrosos, los aceros
inoxidables y los materiales no metálicos tienen una alta resistencia a la
corrosión, en tanto que los aceros y los hierros fundidos suelen tener una
resistencia menor y deben protegerse mediante diversos recubrimientos y
tratamientos superficiales. En muchos otros caso la corrosión puede ser
beneficiosa para el procesamiento de alguno s productos, por ejemplo un
proceso conocido como pulido químico utiliza la corrosión y erosión similar a
un proceso de electro químico de disolución.( S. Kalpajian.)
BIBLIOGRAFIA
S. Kalpakjian. S. R. Schmid. Manufactura, ingeniería y tecnología.
Quinta edición. Capítulo 2. Comportamiento mecánico, ensayos y
propiedades de manufactura de los materiales. 2.10. Pág. 70,93,109,
950.
Mikell P. Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, Procesos
Y Sistemas. Editorial. pearson, 1997 pg 755
Física Escrito por Jerry D. Wilson, Anthony J. Buffa. Pg 195.
Manufactura, ingeniería y tecnología. Quinta edición. S. Kalpajian. S. R.
Schmidt. Capítulo 3. Propiedades físicas de los materiales. 3.5.
Conductividad térmica. Pág. 107
Ciencia e ingeniería de los materiales 4 edición Donald R Askelan-
Pradeep P Phulé Capitulo 21 Propiedades térmicas de los materiales -
21-4 Choque térmico Pág. 934.
Manufactura, Ciencia y Tecnología Serope Kalpajian – Steven Smith.
Punto de fusión Capitulo 3/ Propiedades de los materiales Pagina 94.
Michael F. Ashby. Materiales para ingeniería 1. Introducción a las
propiedades Volumen 1, pg. 203
Materiales y Procesos de Fabricación R.A kohser segunda edición,
editorial revetre; 2002.