El documento describe la estructura interna de los materiales sólidos a nivel atómico. Explica que los sólidos pueden ser amorfos o cristalinos, y que los cristalinos presentan átomos ordenados formando celdas unitarias que se repiten en redes cristalinas. También cubre los procesos de cristalización y formación de granos, y describe varios ensayos comunes para medir propiedades mecánicas como la dureza, resistencia y resiliencia.

1. TEMA 1: ESTRUCTURA INTERNA DE LOS MATERIALES.
ENSAYOS DE MATERIALES.
Estructuras cristalinas generalizadas.
La materia se presenta en tres estados: solido, líquido y gas. Un mismo material presenta
diferencias dependiendo del estado en el que esté.
Los líquidos y gases tienen una estructura desordenada, en cambio los sólidos presentan
una
ordenación de los átomos más regular:
-Sólido amorfo: las partículas no tienen orden o distancia entre sí. Ej: el vidrio.
-Sólido cristalino: presenta las partículas ordenadas regularmente y repetidas
formando figuras geométricas. EJ: los diamantes.
Cada repetición tridimensional con la que se ordenan los sólidos cristalinos
se denomina celdilla unidad y el conjunto de varias celdas unidad entre sí se
denomina red o retícula.
· Cristal: cualquier sólido que presenta una estructura interna ordenada.
Los metales se obtienen generalmente por fusión, su estructura interna esta hecha
por cristales que se forman durante la solidificación.
Un cristal elemental es el resultado de las posiciones que toman los átomos
durante la solidificación.
·Red cristalina: lo átomos de un material se disponen en forma regular a lo largo de ejes y planos.
De estas redes es necesario conocer tres valores significativos:
~El índice de coordinación: definido por el número de átomos que rodean al
átomo de la celda unidad.
~El número de átomos en la celda unidad.
~El factor de empaqueta-miento atómico: la fracción de espacio ocupado por los
→
unidad.
El índice de coordinación es 12.
El número de átomos por celda elemental es 4.
La relación entre la arista (a) y el radio atómico R es:
a=
4R
√2
Aluminio
Plata
Platino
(metales
dúctiles)
El factor de empaquetamiento es 0'74 (74%)
-Centradas en la base: dos átomos se sitúan en el centro de las caras opuestas de la celda
unidad.
-Hexagonal compacta (HCP)
Cadmio
Cobalto
El índice de coordinación es 12.
cinc
El número de átomos por celda elemental es 6.
(metales
El factor de empaquetamiento es 0'68 (68%)
blandos)

2. Cristalización. Formación del grano.
Los materiales metálicos se obtienen por fusión de sus componentes y posterior solidificación por
distintos procedimientos.
Los átomos, iones moléculas o conjunto de moléculas, al descender la temperatura se ordenan en
una red cristalina, constituyendo gérmenes distintos de la masa líquida. Cada germen va aumentando de
tamaño hasta encontrarse con la cristalización de otro germen que le impide llegar adelante. Cada
germen ha formado un grano.
Si hay pocos gérmenes el tamaño del grano será grande y viceversa. El tamaño varía entre0,02 y
0,2mm.
Las propiedades varían según el tamaño del grano.
·Acritud: sometimiento de un material metálico a esfuerzos en frio, produciendo deformaciones el
material adquiere mayor dureza y fragilidad.
·Recristalización: proceso por el que se vuelve a calentar a cierta temperatura el material
haciendo que pierda su dureza y fragilidad.
·Polimorfismo: sustancias que teniendo la misma naturaleza cristalizan de distinta forma.
·Alotropía: cuando las sustancias polimorfas son elementos puros.
→ Propiedades mecánicas de los materiales.
·Elasticidad: capacidad de los materiales para recuperar la forma primitiva cuando cesa la carga
que los deforma. Si se rebasa el límite elástico la deformación se vuelve permanente.
·Plasticidad: Capacidad de los materiales de adquirir deformaciones permanentes sin llegar a
romperse. Cuando esta se presenta en forma de láminas se denomina maleabilidad y si es en forma de
hilos recibe el nombre de ductilidad.
·Cohesión: es la resistencia que ofrecen los átomos a separarse y depende del enlace de los átomos.
Los átomos de los metales se pueden separar ligeramente, de ahí su elasticidad.
·Dureza: es la mayor o menor resistencia que oponen los materiales a ser penetrados o rayados,
depende de la cohesión atómica.
·Tenacidad: capacidad de resistencia a la rotura por la acción de fuerzas exteriores.
·Fragilidad: capacidad de los materiales para romperse en infinidad de trozos al ser golpeados sin
deformarse elásticamente.
·Resistencia a la fatiga: es la resistencia que ofrece un material a los esfuerzos repetitivos.
·Resiliencia: es la energía absorbida en una rotura por impacto.
→ Ensayo de tracción.
→
σE → límite elástico.
σR → tensión de rotura.
Módulo de elasticidad o módulo de young
E= σ
ε
Tensión
σ=
[ ]
[ ]
N
[ Pa]
2
m
F N
[ Pa ]
S m2
Alargamiento unitario
ε=
∆l
l0
S =Π R (m )
2
Excepción del acero.
fluencia
2

3. Ensayo Brinell.
Consiste en comprimir una bola de acero de un diámetro determinado contra el material a
ensayar por medio de una carga F y durante un tiempo determinado.
→
HB=
2F
F
=
S Π· D(D− √ D 2 · d 2)
[
El ensayo ha de cumplir:
D
D
<d <
4
2
Ensayo Vickers.
El penetrador es una pirámide regular de base cuadrada de diamante. Se recomienda el ensayo
para durezas superiores a 500 HB. Se usa para materiales duros y blandos. La carga suele ser de 1 a 100
Kp.
→
HV =
F
F
=1,8544 2
S
d
La dureza se expresa así → 315 HV 30
(315kp/mm2 dureza vickers 30Kp)
→
Ensayo Rockwell.
-Es muy usado porque es rápido, pero menos exacto que otros.
-Se mide la profundidad de la huella.
-Para materiales blandos (60-150 HV) se usa una bola de acero (HRB)
-Para materiales duros (235-1075 HV) se usa un diamante cónico (HRC)
e=h3−h1
HRC =100−e
HRB=130−e
Cada 0,002mm es una división
en la escala rockwell
→
Ensayo Charpy.
Ep( A)=Ep+Ep(B)
mgh=ρ S+mgh
ρ
= resiliencia j/cm2