El documento trata sobre tratamientos térmicos y ensayos de los metales. Explica diferentes tratamientos térmicos como el temple, normalizado y recocido, así como ensayos mecánicos destructivos como tracción, compresión y fatiga. También describe ensayos no destructivos como ultrasonido, radiografía e inspección por partículas magnéticas para comprobar las propiedades de los materiales.
10. Ensayos Mecánicos Destructivos.
Ensayo de compresión.
El ensayo de compresión es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la dirección
de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se
irá incrementando hasta la rotura o suspensión del ensayo.
El diagrama obtenido en un ensayo de compresión presenta para los aceros, al igual que el de tracción un
periodo elástico y otro plástico.
En los gráficos de metales sometidos a compresión, que indica la figura siguiente obtenidas sobre probetas
cilÃ−ndricas de una altura doble con respecto al diámetro, se verifica lo expuesto anteriormente, siendo
además posible deducir que los materiales frágiles (fundición) rompen prácticamente sin deformarse, y
los dúctiles, en estos materiales el ensayo carece de importancia, ya que se deforman continuamente hasta la
suspensión de la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, a los efectos comparativos,
la tensión al lÃ−mite de proporcionalidad.
Probetas para compresión de metales
En los ensayos de compresión, la forma de la probeta tiene gran influencia, por lo que todos ellos son de
dimensiones normalizadas.
El rozamiento con los platos de la maquina hace aparecer, como dijimos, un estado de tensión compuesta
que aumenta la resistencia del material, la influencia de estas tensiones va disminuyendo hacia la sección
media de la probeta, razón por la cual se obtiene mejores condiciones de compresión simple cuando están
se presenta con forma prismáticas o cilÃ−ndricas de mayores alturas, las que se limitan, para evitar el efecto
del flexionamiento lateral debido al pandeo.Â
Determinaciones a efectuar en un ensayo de compresión.
En general es posible efectuar las mismas determinaciones que en el ensayo de tracción, por lo que solo
insistiremos en las más importantes.
Resistencia estática a la compresión:
Tensión al lÃ−mite proporcional:
En los metales muy maleables, que se deforman sin rotura, la tensión al lÃ−mite proporcional resulta el
único valor empleado a los fines comparativos.
Tensión al lÃ−mite de aplastamiento:
El valor de Pf que corresponde al lÃ−mite de aplastamiento es equivalente al de fluencia por tracción, no
presentándose en forma tan nÃ−tida como este ni aun en los aceros muy blandos, por lo que generalmente se
calcula, en su reemplazo, la tensión de proporcionalidad.
Maquina de ensayos Baldwin, para ensayo de compresión.
Ensayo de impacto.
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12. entalla.
Ensayo Izod: La probeta, empotrada por una de sus mitades, se golpea en el extremo del voladizo por la
cara de la entalla.
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Probetas.
Las probetas de sección rectangular o circular se mecanizan a partir de muestras representativas del material,
variando su tamaño y dimensiones y los de la entalla en función de la máquina y norma nacional utilizada
en el ensayo.
La probeta tipo según ISO y normativa europea es de sección cuadrada de 10 mm de lado y 55 mm de
longitud colocándose con una distancia entre apoyos de 40 mm. La entalla es de los tipos bulbo y
cilÃ−ndrica con una profundidad de 5 mm, ancho máximo de 2 mm y una superficie de rotura de 10à 5
mm².
En la norma ASTM E23 o Charpy-V la probeta es de iguales dimensiones y distancia entre apoyos que la
anterior pero la entalla es triangular formando las caras un ángulo de 45º, con una profundidad de 2mm y
redondeo en el fondo de la entalla de 0,25 mm de radio.
La norma DIN 50115 emplea probetas similares a las ISO pero de menos profundidad (3 mm la DVM y 2 mm
la DVMK).
La entalla de las probetas Izod, equivalentes a la norma BS 131 (V) son triangulares con las dimensiones de la
Charpy-V.
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20. Si la calibración se ha perdido, esto invalida todas las lecturas realizadas.•
Designación de dureza
50 H.R.c
cifra de dureza tipo de dureza escala
Ensayo de Traccion
Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su
comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tracción, en
donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil.
Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Un esquema de la
máquina de ensayo de tracción se muestra en la Figura 7.
Figura 7 Máquina de Ensayo de Tracción
La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad
seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga
aplicada, las máquinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga
leÃ−da.
La Figura 8 muestra el gráfico obtenido en una máquina de ensayo de tracción para un acero.
Figura 8
Curva Fuerza-Deformación de un Acero.
Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta se comporta como un
resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial.
Se tiene entonces que en la zona elástica se cumple:
F = K (L - L0)
F: fuerza
K: cte del resorte
L: longitud bajo carga
L0: longitud inicial
Cuando la curva se desvÃ−a de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia, desde aquÃ− el
material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de este punto, si se quita la carga la
probeta quedarÃ−a más larga que al principio. Deja de ser válida nuestra fórmula F = K (L - L0) y se
define que ha comenzado la zona plástica del ensayo de tracción. El valor lÃ−mite entre la zona elástica y
la zona plástica es el punto de fluencia (yield point) y la fuerza que lo produjo la designamos como:
F = Fyp (yield point)
Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un máximo en F =
Fmáx. Entre F = Fyp y F = Fmáx la probeta se alarga en forma permanente y repartida, a lo largo de toda
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22. Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la capacidad
para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La fragilidad se define
como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La Figura 12 permite visualizar
estos dos conceptos gráficamente.
Figura 12
El área bajo la curva fuerza - desplazamiento (F versus ï” L) representa la energÃ−a disipada durante el
ensayo, es decir la cantidad de energÃ−a que la probeta alcanzó a resistir. A mayor energÃ−a, el material es
más tenaz.
A partir de los valores obtenidos en el gráfico Fuerza-Desplazamiento, se puede obtener la curva
Esfuerzo-Deformación σ -  . El esfuerzo σ , que tiene unidades de fuerza partido por área, ha sido
definido anteriormente, la deformación unidimensional:
En la Figura 13 se presenta un ejemplo del gráfico Esfuerzo-Deformación de un acero.
Figura 13
Módulo de Elasticidad = 2,1. 106 (Kg / cm2)
Pero, σ = y  = con lo que queda
= ï” y definitivamente,
F = (Lf - L0 ) en donde la "constante de resorte" K =
Ensayo de Torsión.
El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por medio de un dispositivo de carga y
medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de
comportamiento linealmente elástico del material.
Los resultados del ensayo de torsión resultan útiles para el cálculo de elementos de máquina sometidos a
torsión tales como ejes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y cigüeñales.
Las probetas utilizadas en el ensayo son de sección circular. El esfuerzo cortante producido en la sección
transversal de la probeta ( ) y el ángulo de torsión ( ) están dados por las siguientes relaciones:
Figura 19. Angulo de torsión
;
Donde T: Momento torsor (N.m)
C: Distancia desde el eje de la probeta hasta el borde de la sección transversal (m) c = D/2
: Momento polar de inercia de la sección transversal (m4)
G: Módulo de rigidez (N/m2)
L: Longitud de la probeta (m)
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