Ciencia de Materiales. Capitulo 6. Parte 1.

Metales Dureza y ensayo de dureza Deformaci´n pl´stica
o a Fractura Fatiga de los materiales Cer´micos
a

Ciencia de Materiales:

Estructuras y propiedades.

Juan Jos´ Reyes Salgado
e

e

a

Deformaci´n el´stica y pl´stica
o a a

Si el metal recupera sus dimensiones originales cuando se
elimina la fuerza, se considera que el metal ha sufrido una
deformaci´n el´stica.
o a

e

a

o a a

o a
En esta deformaci´n los ´tomos del metal se desplazan de sus
o a
posiciones originales sin llegar a alcanzar nuevas posiciones.

e

a

o a a

o a
o a
Si el metal se deforma tanto que no puede recuperar
completamente sus dimensiones originales, se considera que
ha sufrido una deformaci´n pl´stica.
o a

e

a

o a a

o a
o a
Si el metal se deforma tanto que no puede recuperar
completamente sus dimensiones originales, se considera que
ha sufrido una deformaci´n pl´stica.
o a
Se debe a la capacidad de algunos metales pueden ser
deformados sin fracturarse.

e

a

Tensi´n de ingenier´
o ıa

e

a

o ıa

F
σ=
A0

e

a

o ıa

Unidades:

e

a

o ıa

Unidades:
Sistema ingl´s: lb/in2 = Psi.
e

e

a

o ıa

Unidades:
e
Sistema internacional: N/m2 = Pa

e

a

o ıa

Unidades:
e
Conversiones:

e

a

o ıa

Unidades:
e
Conversiones:
1 psi = 6.89 × 103 Pa

e

a

Deformaciń convencional
o

Cuando una fuerza de tracciń uniaxial se aplica a una barra,
o
se produce un alargamiento de la barra en la direcciń de la
o
fuerza. A esto se le conoce como Deformaciń convencional.
o

e

a

o

o
o
o

l − l0 ∆l
= =
l0 l0

e

a

o

o
o
o

l − l0 ∆l
= =
l0 l0
En la practica industrial:

% deformacion = × 100 % = % alargamiento

e

a

Coeﬁciente de Poisson

e

a

Coeﬁciente de Poisson

x y
ν=− =−
z z

e

a

Tensi´n de cizalladura
o

e

a

Tensi´n de cizalladura
o

S
τ =−
A

e

a

Formaci´n de cizalladura
o

a
γ=
h

e

a

Formaci´n de cizalladura
o

a
γ=
h
G es el coeﬁciente de rigidez:
τ = Gγ
e

a

Diagrama de tensi´n - deformaci´n convencional
o o

e

a

Valores de propiedades mec´nicas obtenidas del ensayo de tracci´n
a o

1 Modulo de elasticidad.

e

a

a o

2 L´
ımite el´stico convencional de 0.2 %.
a

e

a

a o

2 L´
a
3 Resistencia de tracci´n.
o

e

a

a o

2 L´
a
o
4 Porcentaje de alargamiento a fractura.

e

a

a o

2 L´
a
o
4 Porcentaje de alargamiento a fractura.
5 Porcentaje de estricci´n a fractura.
o

e

a

M´dulo de elasticidad
o

Descrito por la Ley de Hooke:

σ=E

E es el modulo de Young.

e

a

L´
ımite el´stico
a

e

a

Resistencia de tracci´n
o

e

a

Porcentaje de alargamiento

e

a

Porcentaje de alargamiento

l − l0
% alargamiento = × 100 %
l0

e

a

Porcentaje de estrucci´n
o

A0 − Af
% reduccion de area = × 100 %
A0

e

a

La dureza es una medida de la resistencia de un metal a la
deformaci´n permanente.
o

e

a

e

a

Bandas de deslizamiento en la superﬁcie de cristales

e

a

Deformaci´n pl´stica de cristales
o a

e

a

La fractura es la separaci´n de un s´lido en dos o m´s piezas
o o a
bajo la acci´n de una fuerza.
o

e

a

o o a
o
Fractura dćtil: tiene lugar despu´s de una deformaciń
u e o
pl´stica intensa y se caracteriza por su lenta propagaciń.
a o

e

a

o o a
o
Fractura dćtil: tiene lugar despu´s de una deformaciń
u e o
pl´stica intensa y se caracteriza por su lenta propagaciń.
a o
Fractura fr´gil: se produce usualmente a lo largo de los planos
a
cristalogr´ficos caracter´
a ısticos, denominados planos de
exfoliaciń y presenta una r´pida propagaciń de la fisura.
o a o

e

a

Fractura d´ctil
u

e

a

Fractura fr´gil
a

Etapas que tienen lugar en la fractura fr´gil
a

e

a

Fractura fr´gil
a

a
1 La deformaci´n pl´stica concentra las dislocaciones a lo largo
o a
de los planos de deslizamiento en los obst´culos.
a

e

a

Fractura fr´gil
a

a
o a
a
2 El esfuerzo cortante se acumula en los lugares donde las
dislocaciones est´n bloqueadas y como resultado se nuclean
a
microﬁsuras.

e

a

Fractura fr´gil
a

a
o a
a
a
microfisuras.
3 Un esfuerzo posterior propaga las microfisuras y la energ´ de
ıa
deformaciń el´stica almacenada puede contribuir a la
o a
propagaciń de las mismas.
o

e

a

Fractura fr´gil
a

a
o a
a
a
microfisuras.
3 Un esfuerzo posterior propaga las microfisuras y la energ´ de
ıa
deformaciń el´stica almacenada puede contribuir a la
o a
propagaciń de las mismas.
o
La transiciń de comportamiento dćtil a fr´gil se denomina
o u a
transiciń de dćtil a fr´gil.
o u a

e

a

Fractura fr´gil
a

e

a

Tenacidad y prueba de impacto

La tenacidad es una medida de la cantidad de energ´ que un
ıa
metal puede absorber antes de fracturarse.

e

a

Las piezas met´licas sometidas a esfuerzos c´
a ıclicos se rompen por
la fatiga que sufren debido a un esfuerzo mucho menor de lo que la
pieza puede soportar durante la aplicaci´n de un esfuerzo est´tico
o a
sencillo.

e

a

Generalidades

Los cer´micos son relativamente fr´giles.
a a

e

a

Generalidades

a a
Resistencias de tensi´n var´ desde 100 - 106 Psi.
o ıan

e

a

Generalidades

a a
o ıan
Algunos materiales cer´micos son duros y tienen baja
a
resistencia al impacto debido a sus enlaces i´nicos-covalentes.
o

e

a

Generalidades

a a
o ıan
Algunos materiales cer´micos son duros y tienen baja
a
resistencia al impacto debido a sus enlaces ińicos-covalentes.
o
La arcilla plastificada es un material cer´mico blando y
a
fćilmente deformable a causa de sus fuerzas de enlace.
a

e

a

Mecanismos para la deformaciń
o

En cristales covalentes y cer´micos unidos en forma covalente,
a
el enlace entre ´tomos es espec´
a ıfico y direccional, involucrando
el intercambio de cargas electrńicas entre pares de electrones.
o

e

a

o

a
o
Estos son fr´giles en el estado monocristalino y policristalino.
a

e

a

o

a
o
a
Cer´micos unidos en forma i´nica es diferente.
a o

e

a

o

a
o
a
a o
Los cer´micos monocristalinos ińicos muestran considerable
a o
deformaciń pl´stica bajo esfuerzos de compresiń.
o a o

e

a

o

a
o
a
a o
Los cer´micos monocristalinos ińicos muestran considerable
a o
deformaciń pl´stica bajo esfuerzos de compresiń.
o a o
Los cer´micos policristalinos ińicos se fracturan en los l´
a o ımites
del grano.

e

a

o

e

a

Factores que afectan la resistencia

Las principales fuentes de fractura en los cer´micos son:
a

e

a


a
Superﬁcies producidas durante el acabado superﬁcial.

e

a


a
Los huecos (porosidad).

e

a


a
Los huecos (porosidad).
El tama˜o de los granos que lo forman.
n

e

a

Tenacidad de los materiales cer´micos
a

e

a

Falla por fatiga

e

a

Propiedades t´rmicas de los cer´micos
e a

e

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