Principales propiedades en el diseño de estructuras metálicas. Repaso del ensayo de tracción y péndulo Charpy. Resumen de tratamientos térmicos y superficiales.

1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. TRATAMIENTOS
INTRODUCCIÓN
Un material es un elemento formado por átomos, distribuidos de forma uniforme dentro de su
estructura y que dependiendo de esta disposición tendrá unas características en cuanto a su
comportamiento, distintas.
Las propiedades de los materiales expresan la forma de ser de las cosas, por ejemplo: el vidrio es duro,
pero también es frágil, estas son dos propiedades que posee el vidrio. Pues bien, las propiedades nos
hablan de las características propias de los distintos materiales y la respuesta o manera de comportarse
que éstos tendrán ante esfuerzos o cargas externas durante su vida útil. Para determinar la validez de un
material a la hora de formar parte de un elemento de una estructura y que deba soportar un trabajo,
debemos conocer su comportamiento ante los esfuerzos o cargas a los que se va a enfrentar, y para ello,
se realizan los ensayos de materiales. Estos ensayos recrean a través de una probeta normalizada del
mismo material unos esfuerzos límites, de manera que nos van a permitir establecer la forma y
dimensión que hay que dar a dicho elemento material según los requerimientos durante su uso gracias a
la respuesta obtenida de los ensayos.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Para la comodidad en el estudio de las propiedades se va a establecer los siguientes tipos:
1. PROPIEDADES FÍSICAS:
Son las características que poseen los elementos por su propia naturaleza, sin las que no, no
existirían y determinan como se va a comportar un material cuando se le someta a algún tipo de acción.
a. Volumen: es el espacio que ocupa un cuerpo ya sea sólido o líquido (v=m/d)
b. Densidad: relación que existe entre la masa y el volumen de un material. Si dividimos la
masa de un cuerpo por su volumen nos dará una constante, esa constante es la densidad.
(d= m/v) se puede expresar en (Kg/m3
, Kg/dm3
y g/cm3
)
c. Peso específico: es el peso de la unidad de volumen de un cuerpo. (Pe=P/v. como el Peso
es; P=m·g, al final resulta que Pe=d·g). Nos permite calcular el peso de los elementos
sólo con conocer su volumen sin necesidad de pesar.
d. Comprensibilidad: disminución del volumen o tamaño de un cuerpo cuando se le
somete a fuerzas o esfuerzos.
En muchas ocasiones se confunden o se toman como equivalentes la densidad con el peso específico,
sin embargo, técnicamente no son los mismo: la densidad se refiere a la masa y el peso específico se
refiere al peso; aunque las tablas den los mismos valores o muy aproximados.

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e. Calor específico: cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de un
gramo de masa de un material.
f. Conductividad térmica: es la mayor o menor facilidad que los cuerpos ofrecen a que el
calor pase a través de ellos. La cantidad de calor que atraviesa una superficie se puede
determinar por la fórmula:
𝑄 = 𝐶 · 𝑆 ·
𝑇2 − 𝑇1
𝑒
Dónde: C= coeficiente de conductividad, S= superficie, e= espesor pieza, T=temp.
g. Conductividad eléctrica: capacidad de un material de dejar pasar a través de él la
electricidad. Es la propiedad inversa a la resistividad eléctrica.
h. Resistividad: Capacidad de algunos materiales a interrumpir el paso de corriente
eléctrica.
i. Temperatura de fusión: temperatura a la que se produce la fusibilidad, o sea, el cambio
de estado sólido a líquido.
j. Dilatación térmica: propiedad por la cual los materiales varían sus dimensiones al variar
la temperatura. La variación que experimenta un cuerpo en longitud, superficie o
volumen al elevar su temperatura en 1º C se llama Coeficiente de Dilatación Lineal.
Esta propiedad hay que tenerlas en cuenta a la hora de determinar las dimensiones de un elemento que
va a estar sometido en algún momento de su vida útil a un cambio de temperatura, que hará que su
dimensión aumente. Para determinar esta característica es importante conocer los valores de dilatación
de los elementos, tanto del acero (como Fe y C) como de los otros elementos que forman parte de él
como impurezas (Ni, Cr, Zn, Mg..) y que va a comportarse de manera distinta, pues dependerán del
coeficiente propio de cada uno de ellos y de la cantidad existente.
Tensiones térmicas
Cuando se produce una variación de temperatura en un elemento debido a un calentamiento, la
longitud de cualquiera de sus dimensiones experimentará una variación, que viene dada por la expresión:
𝐿𝑓 − 𝐿0 = ∝ · 𝐿0 · (𝑇2 − 𝑇1) 𝑌 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙𝑚𝑒𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟: 𝐿𝑓 = 𝐿0 [1 + 𝛼(𝑇2 − 𝑇1)]
L0 y Lf son las longitudes inicial y final respectivamente y se suelen denominar ∆𝐿 (lambda), T1 y
T2, son las temperaturas inicial y final respectivamente de un cuerpo y se denominan ∆𝑡 y α es el
coeficiente de dilatación lineal, la variación de longitud que experimenta ese cuerpo viene dada por
la expresión resumida:
∆𝐿 = 𝛼 · 𝐿 · ∆𝑡
dónde:

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∆𝑡 : variación de temperatura producida (𝑇2 − 𝑇1)
L: longitud inicial del elemento
∆𝑙 : variación de longitud en esa misma dirección (𝐿𝑓 − 𝐿0)
𝛼 : coeficiente de dilatación lineal, que es una constante para cada material.
Esta variación de longitud no provocará ninguna tensión si no hay nada que impida la libre dilatación
de la pieza y si se producirán si se ve obstaculizada por la presencia de otro elemento o un apoyo fijo,
como ocurre en algunas uniones de vigas. Cuando las tensiones de origen térmico son de valores
considerables, según establezca la normativa, se emplearán las denominadas juntas de dilatación.
2. PROPIEDADES MECÁNICAS:
Son las que determinan el comportamiento de los materiales cuando actúan fuerzas sobre ellos. Para
su conocimiento se emplean los ensayos de materiales, que consisten, en someterlos a esfuerzos que
“imiten” los que tendrían que soportar en servicio, de esa forma podemos conocer como responden y
así seleccionar el más adecuado. Distinguimos:
a. Fragilidad: se refiere a la poca resistencia a la rotura por golpe (choque) que ofrece un
material. Es la propiedad contraria a la tenacidad.
b. Tenacidad: es una propiedad de los materiales que les permite resistir los esfuerzos de
rotura o deformación, por lo que nos sirve para saber la energía que absorbe un material
antes de romperse o deformarse plásticamente, esta energía absorbida se llama resiliencia
ρ [es la relación entre el trabajo absorbido en la rotura (en julios) y la sección de rotura
(en m2
) ]. Se puede decir que es la suma de la elasticidad y la plasticidad. Un material es
tenaz cuando su rotura se produce después de una deformación plástica, se determina en
un ensayo denominado, péndulo Charpy.
c. Resiliencia: energía absorbida por una probeta por unidad de sección de ella misma, en
el ensayo de Charpy. (Se determina calculando la diferencia de energías potenciales
inicial y final del ensayo, despreciándose la energía cinética y la resistencia del aire).
d. Elasticidad: capacidad de un cuerpo de deformarse y recuperar su forma original cuando
cesa la fuerza o el esfuerzo que lo está deformando. Se puede determinar mediante el
ensayo de tracción.
e. Límite de elasticidad: el esfuerzo máximo que se puede aplicar sin que se produzcan
deformaciones permanentes o plásticas. El límite de elasticidad es una Tensión y como
tal es una Fuerza/Superficie, por lo que se puede expresar en (N/mm2
, Kp/cm2
ó
Kgf/mm2
). Se determina con el ensayo de tracción.

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f. Plasticidad: capacidad de un cuerpo de deformarse permanentemente por la acción de
una fuerza o esfuerzo. (No recupera su forma original al cesar la fuerza o esfuerzo que lo
deforma). Se determina con el ensayo de tracción.
g. Fatiga: capacidad de un cuerpo de resistir esfuerzos repetidos y variables en sentido y
magnitud.
h. Dureza: resistencia que ofrece un material a ser rayado (dureza mineralógica, se
determina en el ensayo de dureza con lima) o a ser taladrado por otro (dureza en
ingeniería, se determina en los ensayos de dureza Brinell HB, Vickers HV, Rockwell
HRB, Rockwell HRC y Shore entre otros).
3. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS:
Determinan el comportamiento de un material durante su manipulación en los procesos de
fabricación. Algunas son:
a. Soldabilidad: capacidad de un material para dejarse soldar con otro de similares
características bajo la presión ejercida sobre ambos y bajo la acción del calor.
b. Fusibilidad: capacidad de un material para fundirse, dicho de otra forma, es la capacidad
de un material para pasar de estado sólido a líquido por acción del calor.
c. Maquinabilidad: capacidad de un material a dejarse moldear o mecanizar por arranque
de viruta. (en el torno, fresadora, limado…)
d. Ductilidad: capacidad de un material a dejarse estirar formando hilos finos.
e. Maleabilidad: capacidad de un material a dejarse estirar formando láminas finas.
f. Templabilidad: capacidad de un metal de modificar su dureza a través de un tratamiento
de Temple.
4. PROPIEDADES QUÍMICAS:
Las dos propiedades más importantes desde el punto de vista químico son la oxidación y la
corrosión.
a. Oxidación: sucede por el contacto del oxígeno con un elemento metálico, generando una
degradación en la superficie de las piezas (corrosión) y normalmente su efecto aumenta
al aumentar la temperatura. Hay elementos metálicos en los que no se produce una
degradación del material, sino todo lo contrario, se genera una capa protectora de óxido.
b. Corrosión: deterioro lento y progresivo que tiene lugar normalmente en la superficie de
los elementos metálicos por el efecto combinado del oxígeno del aire y la humedad; esto

5. 5
va produciendo un adelgazamiento del espesor del material, quedando “picado”, en
ocasiones la degradación tiene lugar en el interior del material, haciendo que se debilite
y rompa al menor esfuerzo sin que se observe ninguna alteración superficial. También se
puede producir la corrosión por efecto de elementos químicos como puede ser ácidos.
Por ello es importante mantener lejos de estos productos químicos los materiales
metálicos.
- Las propiedades mecánicas, dependen del tipo de material y se determinan mediante ensayos o
pruebas.
- Las propiedades tecnológicas dependen del material, pero también del tipo de proceso de
fabricación al que han sido o van a ser sometidos.
ENSAYOS DE MATERIALES
La elección del material más adecuado para la construcción de los elementos de una estructura
o de las piezas de una máquina, exige el conocimiento previo de sus propiedades, toda esta información
nos la suministran los ensayos de materiales, realizados sobre probetas normalizadas (normalizadas;
tienen unas características acordes a lo que establece la normativa).
Ya sabemos que no todos los materiales soportan todo tipo de cargas ni valen para todo tipo de
esfuerzos por lo que hay que conocer sus propiedades para conocer su comportamiento. El color, la
terminación superficial o la forma exterior una vez llevado a cabo el ensayo, pueden darnos una idea
muy aproximada y general del tipo de material que tenemos. Podremos decir si un material es de acero
o fundición, de aluminio, de cobre o de sus aleaciones; si la pieza está niquelada, pintada; si se ha
obtenido por forja, o por fusión; etc., sólo observando el color que presenta la pieza en la zona de la
rotura o la disposición de los átomos (granos) observados al microscopio o lupa. Toda esta información
son el resultado de los llamados ensayos de materiales con los que vamos a poder clasificar y valorar
la idoneidad de un determinado material dependiendo del tipo de esfuerzo al que vaya a ser sometido.
Estos ensayos nos van a proporcionar información relativa a sus características químicas, físicas,
mecánicas, tecnológicas dependiendo del tipo de ensayo que se emplee y que identificarán los valores
de esfuerzos y deformación que son capaces de soportar.
A la hora de estudiar los ensayos de materiales, se distinguen:
- Los Ensayos Destructivos: utilizan una probeta normalizada que termina rompiéndose. A partir
de estos ensayos podemos conocer las propiedades mecánicas y tecnológicas.
- Los Ensayos No Destructivos: utilizan una probeta normalizada que no rompe. Se usan para
conocer defectos interiores, fisuras, grietas que puedan existir en el material.

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Los ensayos también se suelen clasificar en función del método de realización. Por ejemplo: los ensayos
químicos; que permiten conocer la respuesta frente a la corrosión. Los ensayos metalográficos; nos
permiten con la ayuda de un microscopio conocer la estructura interna del material. Los ensayos físicos;
se utilizan para conocer las propiedades físicas y suelen ser no destructivos. Los ensayos mecánicos; se
utilizan para conocer las características mecánicas (elasticidad, resistencia) y suelen ser ensayos
destructivos.
Ensayos destructivos E.D.
Las propiedades fundamentales que se pueden determinar de estos ensayos son:
• COHESIÓN: Resistencia de los átomos a separarse unos de otros.
• ELASTICIDAD: Capacidad de deformarse y de recuperar la forma primitiva cuando cesa
la causa que los deformara.
• PLASTICIDAD: Capacidad de deformarse y no recuperar su forma sin romper. Se
clasifica en:
▪ MALEABILIDAD: Facilidad a deformarse en láminas.
▪ DUCTILIDAD: Facilidad a deformarse en hilos.
• RESILIENCIA: Cantidad de energía que absorbe un material al romper por impacto. Está
íntimamente ligada con la Tenacidad y sería una propiedad contraria a la Fragilidad.
Para determinar la cohesión se realizan ensayos de tamaño del grano y de dureza. Y dentro de estos
últimos podemos diferenciar los ensayos de dureza estáticos y ensayos de dureza dinámicos,
dependiendo de la forma de aplicación de la carga.
Para determinar la elasticidad y la plasticidad se realizan ensayos de tracción y compresión.
Para determinar la resiliencia se realizan ensayos de péndulo Charpy.
Ensayos no Destructivos E.N.D.
Los principales ensayos no destructivos son:
- Ensayo por líquidos penetrantes: nos informan de las grietas y fisuras superficiales.
- Ensayos por partículas magnéticas: nos informan de las grietas o fisuras subsuperficiales.
- Ensayos por ultrasonidos: son capaces de detectar fisuras y grietas internas, debidas a
tratamientos térmicos o a una mala solidificación del acero. La profundidad de detección
dependerá en gran medida de la capacidad del instrumento de ultrasonido utilizado, puesto que
está íntimamente relacionado con la potencia del haz ultrasónico empleado.
- Ensayos radiográficos: son radiografías que se emplean para detectar defectos de las soldaduras
principalmente.

7. 7
ENSAYO DE TRACCIÓN
Es uno de los ensayos más empleados y se utiliza para
evaluar la resistencia de los metales y aleaciones. Esta prueba
consiste en someter una probeta (muestra) normalizada a
esfuerzos progresivos y crecientes de tracción en la dirección
de su eje hasta que llegue a la deformación y a la rotura
correspondiente en un tiempo relativamente corto y a una
velocidad constante. La fuerza (carga) sobre la probeta que
está siendo analizada se registra en papel gráfico al igual que
la deformación que sufre.
Las probetas serán barras de sección constante casi siempre circulares. Aunque también se realiza sobre
probetas cuadradas o rectangulares.
- Sus extremidades son de mayor sección, para
facilitar la fijación de la probeta a la máquina de
ensayo, a veces llevan un moleteado que facilita
el agarre.
- En las probetas se hacen dos marcas entre las
cuales se mide la longitud L (puntos calibrados).
Esta longitud se toma como longitud inicial L0
- Para que los resultados sean comparables, las
probetas deben ser geométricamente semejantes,
así bajo mismas cargas obtendremos
deformaciones proporcionales, para ello deberá existir
la siguiente relación:
𝐿0 = 𝐾 · √𝑆0 Donde K puede tomar el valor de 5,56 a 11,3 según indique la normativa.
Donde L0 = es la longitud entre dos puntos de referencia y S0 = es el área transversal.
Para llevar a cabo el ensayo de tracción, las anteriores variables pueden tomar los valores que se
muestran en la figura.
Aunque el objetivo inmediato es la determinación del límite elástico, resistencia a la tracción y
alargamiento de rotura; la gráfica del proceso de carga (diagrama de tensión-deformación) proporciona
una información muy completa del comportamiento mecánico del acero.
Máquina ensayo tracción
Dimensiones, forma y tipos de mecanizado de
las probetas del ensayo de tracción.

8. 8
En la figura puede verse la forma general de la curva tensión - deformación de un material dúctil y la de
un material frágil. Se puede observar que los materiales dúctiles rompen después de experimentar una
deformación apreciable, mientras que los
materiales frágiles rompen después de
pequeñas deformaciones. Las curvas tensión -
deformación nos permiten determinar las
principales características mecánicas de los
materiales.
Del ensayo de tracción obtenemos la gráfica correspondiente, de cuyo estudio podremos obtener
información sobre el comportamiento del material.
En la gráfica se observan dos zonas bien definidas (zona elástica, hasta el punto E y zona plástica desde
Fi hasta el punto de rotura K) y existe una zona intermedia (zona elástico-plástica) que es la zona de
fluencia, llamada así porque el material se deforma por sí sólo (fluye), sin aumentar la tensión aplicada;
esta zona, es muy difícil de apreciar en las gráficas de materiales convencionales (menos dúctiles),
Frágil
Dúctil
Representación esquemática de los
diagramas de tracción de materiales frágiles
y dúctiles
úctiles ensayados hasta la fractura.
Diagrama básico tensión –
deformación del ensayo
de tracción de un material
dúctil.

9. 9
tendríamos que usar un software más avanzado para poder detectar dicha zona con claridad. Por tanto,
vamos a dividir la gráfica en 3 partes:
1- En la primera parte del ensayo como muestra la gráfica, zona desde 0 a E: la deformación que sufre
el material es de naturaleza elástica, es decir, si retiramos la carga, la probeta vuelve a su longitud
original. En esta zona, si miramos la gráfica del ensayo, se encuentra el límite elástico, que es un
valor muy importante, ya que es la fuerza a la que un material muestra deformación plástica
significativa. Debido a que no hay un punto definido en la curva donde termine la deformación
elástica y empiece la plástica, el límite elástico se elige como aquel esfuerzo para el que se produce
una cantidad definida de deformación plástica, normalmente se elige cuando ha tenido lugar un 0,2
% de deformación plástica.
Dentro de esta zona elástica, los metales y aleaciones además muestran una relación lineal entre el
esfuerzo y la deformación, distinguiéndose la zona de proporcionalidad (entre 0 y P) dentro de
dicha zona elástica, dónde se cumple la Ley de Hooke.
Dentro de la zona proporcional, podemos conocer la deformación producida usando la tangente del
ángulo que muestra la curva (ver figura).
El límite de la zona de proporcionalidad lo marca el punto P
𝜎 (𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜) = 𝐸 · 𝜀(𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛)
Despejando tenemos el valor del Módulo de Elasticidad o Módulo de Young:
𝐸 =
𝜎
𝜀
2- En la siguiente zona, zona elástico-plástica, (entre E y Fi) se encuentra la zona de fluencia (entre FS:
fluencia superior y Fi: fluencia inferior). En esta zona ya no existe ni proporcionalidad ni zona
Ley de Hooke: Cuando aplicas una fuerza a un muelle, probablemente este se alargará. Si duplicas la fuerza,
el alargamiento también se duplicará. Esto es lo que se conoce como la ley de Hooke. La ley de Hooke
establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le
aplique (valor de la fuerza), siempre y cuando no se deforme permanentemente dicho muelle. Se puede escribir
como: 𝐹 = 𝑘 · (𝑥 − 𝑥0)
donde:
- F es el valor de la fuerza que se aplica sobre el muelle.
- k es la constante elástica del muelle, que relaciona fuerza y alargamiento. Cuanto mayor es su valor
más trabajo costará estirar el muelle. Depende del muelle, de tal forma que cada uno tendrá la suya
propia.
- 𝑥0 es la longitud del muelle sin aplicar la fuerza (longitud)
- 𝑥 es la longitud del muelle con la fuerza aplicada.

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elástica, y además a partir del punto FS se produce un alargamiento y deformación de la probeta sin
que sea necesario aumentar la carga, el material empieza a deformarse por sí sólo hasta llegar al punto
Fi, a partir de ahí, se produce un aumento de resistencia del material que se conoce como acritud,
que es el endurecimiento o fortalecimiento del material debida a la deformación, que obligará a que
sea necesario aumentar la carga para su deformación.
3- En la tercera parte de la curva después de la zona de fluencia, la zona plástica (entre Fi y K); vuelve
a ser necesario aumentar la carga durante el periodo de fortalecimiento (el material es más resistente
debido a la acritud) y la curva es creciente hasta un valor máximo dado por el punto R que es el punto
correspondiente a la máxima tensión aplicada en el ensayo, esta tensión será la que provoque la rotura
del material, sin necesidad de aumentarla, y por tanto será la tensión de rotura. Cuanto más dúctil sea
un acero, más se alargará la curva (la probeta) antes de la rotura, disminuyendo el esfuerzo. Pero la
rotura propiamente dicha no se produce en el punto R, sino después de un periodo durante el cual la
probeta se estira rápidamente, reduciéndose sensiblemente su sección (fenómeno conocido como
estricción) hasta que se produce la rotura bajo un esfuerzo menor que la tensión de rotura R y que
corresponde al punto K (tensión última). La deformación plástica, que se reparte en un principio a lo
largo de toda la probeta, se concentra en una zona originando la estricción, el esfuerzo disminuye y
la probeta se rompe. Tanto la tensión de rotura como la ductilidad a través de los porcentajes de
alargamiento o estricción, variarán por la presencia de defectos o porosidades en el material.
Resumiendo, del ensayo de tracción y más concretamente de la gráfica podemos obtener: la tensión
elástica o límite elástico, la tensión de rotura, Módulo de Elasticidad o Módulo de Young, el porcentaje
de alargamiento que muestra la ductilidad y el porcentaje de estricción que muestra también la ductilidad
y se aprecia con el adelgazamiento transversal de la probeta.
Tensión o esfuerzo real:
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝜎 =
𝐹 (𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙)
𝐴0 (á𝑟𝑒𝑎 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙)
Las unidades de esfuerzo en el S.I, son Newtons por metro cuadrado (N/m2
) o Pascales, dónde 1 N/m2
= 1 Pa.
Los factores de conversión de Pascales a Megapascales son: 106
Pa = 1 MPa (Megapascal) = 1N/mm2
Módulo de Elasticidad o Módulo de Young:
𝐸 =
𝜎
𝜀
𝜎 = 𝐸 · 𝜀
Donde:
- 𝜎 es la tensión aplicada (𝐹/𝑆)

11. 11
- E es el denominado módulo de Young o Módulo de elasticidad (E), que es una característica
propia de cada material igual que la constante del muelle. Para el acero E = 210.000 N/mm2
(Mpa)
- 𝜀 es el alargamiento unitario o deformación longitudinal unitaria. 𝜀 =
∆𝐿
𝐿𝑜
=
𝐿𝑓−𝐿0
𝐿0
es
adimensional, pero si se multiplica por 100 se expresa en %.
Alargamiento total:
𝐴𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝜟𝑳 = 𝐿 − 𝐿0 → 𝑑𝑎 𝑙𝑢𝑔𝑎𝑟 𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 𝜺
Deformación (ε): cuando se aplica a una barra una fuerza de tensión axial en un solo sentido
(uniaxial), se produce un alargamiento en la dirección de la fuerza. Se puede definir como el cociente
del cambio de longitud de la pieza o probeta, dividido por la longitud original de la misma.
𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝜀 =
𝐿 − 𝐿0
𝐿0
=
∆𝐿 (𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑)
𝐿0 (𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)
Como la deformación (ε) es adimensional, en la práctica es común convertir la deformación en un
porcentaje de deformación o porcentaje de alargamiento, en este caso pasaría a denominarse
deformación longitudinal unitaria y se expresa en %, resultando:
→ 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝜺 =
𝐿𝑓 − 𝐿0
𝐿0
· 100
% 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑥 100% = % 𝑎𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
Estricción:
Una deformación elástica longitudinal de un metal produce como hemos visto arriba un cambio
dimensional lateral asociado (contracción lateral), se cumple da igual la forma que tenga la pieza.
𝐸𝑠𝑡𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝒁 = 𝑆0 − 𝑆𝑓 → 𝑑𝑎 𝑙𝑢𝑔𝑎𝑟 𝑎:
→ 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑜 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎
𝝍 =
𝑆0 − 𝑆𝑓
𝑆0
· 100
Coeficiente de Poisson:
El cociente entre la estricción Z y la contracción en cualquiera de los dos ejes X e Y se llama Coeficiente
de Poisson.
𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 𝜈 =
𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 (𝜀𝑡)
𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝜀𝑙)
Los valores del coeficiente de Poisson según indica la normativa varían desde 0,25 hasta 0,4 con un
promedio en torno a 0,3 siendo adimensional.

12. 12
El módulo de Rigidez:
Hasta ahora hemos visto la deformación elástica y plástica
bajo tensiones axiales. Otro método importante por el que se
puede deformar un acero es bajo la acción de un esfuerzo
cortante. La acción de un simple par de fuerzas de cizalla
(las tensiones de cizalla actúan en parejas) sobre un cuerpo
como se muestra en la figura produce un esfuerzo cortante.
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝜏 =
𝐹 (𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒)
𝐴 (á𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑐𝑡ú𝑎)
Las unidades del esfuerzo cortante en el S.I. son las mismas que para el esfuerzo de tensión normal.
La deformación por esfuerzo cortante, se le llama ϒ se define como la cantidad de desplazamiento por
cizalla a dividida entre la distancia total sobre la que actúa h.
𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑖𝑧𝑎𝑙𝑙𝑎 𝛾 =
𝑎 (𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜)
ℎ (𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑐𝑡ú𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑧𝑎𝑙𝑙𝑎)
= 𝑡𝑔 𝜃
Si la cizalla produce un desplazamiento elástico, la proporcionalidad entre la deformación y el esfuerzo
es: 𝜏 = 𝐺𝛾 dónde G es el Módulo de Rigidez.
En el caso del acero, la norma establece un valor de G = 81000 N/mm2
(MPa).
ENSAYO DE RESILIENCIA
Es un procedimiento normalizado que permite evaluar la
resistencia del material frente al impacto y determinar de esta forma
la energía que logra disipar una probeta al ser golpeada por un
pesado péndulo en caída libre. El ensayo nos da la energía
consumida en Julios, pero hay que tener en cuenta que dichos
valores pueden variar dependiendo de la temperatura. La unidad de
medida del ensayo es la Resiliencia: energía que absorbe el material
al romper.
El principal objetivo del ensayo es evaluar la resistencia del
material frente a impactos.
También sirve para poner de manifiesto la sensibilidad de los metales a las entallas.
Péndulo Charpy.
𝐺 =
𝜏
𝛾
; 𝐺 =
𝐸
2 · (1 + 𝜈)
F
F
F
F
F=fuerza de cizalla

13. 13
En el choque, en las
proximidades de la entalla se
obtiene una concentración
máxima de tensiones. La
entalla en la probeta supone,
pues, una mayor exigencia al
material, siendo
indispensable allí donde
además de la tenacidad, se
requiere una elevada
resistencia a la rotura frágil.
El ensayo de impacto consiste
en dejar caer un pesado péndulo de 20 Kg, el cual tiene una trayectoria circular, y al caer rompe de un
solo golpe una probeta que tiene forma paralelepípeda y dimensiones normalizadas ubicada en la base
de la máquina. Al emplear el martillo y siendo la trayectoria circular, se desprecia el rozamiento del aire
en el movimiento del martillo y se determina la energía que ha absorbido la probeta a través de la
diferencia de energía potencial. La energía potencial depende de la altura o el ángulo que presente la
barra del martillo al iniciar la trayectoria y la altura que alcanza finalmente. Si no existiera probeta, la
altura debería ser la misma (despreciando el rozamiento del aire), por lo tanto, la diferencia de energía
potencial que se aprecia al inicio y final del ensayo es la energía que absorbe la probeta.
𝐸𝑝 = 𝑚 · 𝑔 · ℎ
Dependiendo de los datos que tengamos del ensayo, para determinar la energía absorbida por la probeta
y conocer la Resiliencia del material, tendremos que utilizar una u otra fórmula.
5. Si los datos del inicio y final del trayecto del martillo son obtenidos a través de la altura del
martillo al inicio y final del recorrido:
a. Energía potencial inicial: 𝐸𝑝0 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 (𝑚) · 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑔) · 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 (𝐻)
b. Energía potencial final: 𝐸𝑝𝑓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 (𝑚) · 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑔) · 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (ℎ)
Como la gravedad y la masa del martillo no cambia, bastará con conocer la altura inicial y final para
determinar la energía absorbida.
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 · (𝐻 − ℎ)

14. 14
6. Si los datos del inicio y final del trayecto del martillo son obtenidos a través del ángulo que
forma el brazo del mismo al inicio y final del recorrido habría que aplicar trigonometría para
determinar la energía.
Finalmente, para calcular la resiliencia, dividiremos la energía absorbida por la probeta por la sección
de la misma, quedando la siguiente expresión para determinarla:
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑙𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎
𝑆0
=
𝑀𝑎𝑠𝑎 · (𝐻 − ℎ)
𝑆0
La energía absorbida se expresa en Julios. [1 julio = 1 N·m] y la resiliencia se expresa en J/cm2
El péndulo Charpy debe ser capaz de generar 300J.
COEFICIENTE DE SEGURIDAD
Después de analizar la gráfica resultante del ensayo de tracción de una probeta de acero, da igual
el tipo de acero del que se trate (S235, S275, etc.,) se aprecia la dificultad para conocer el valor exacto
o punto exacto de la tensión elástica y/o por lo que se usa el punto de fluencia o de la tensión de rotura
del material.
Debido a ello, es por lo que se utiliza el llamado coeficiente de seguridad “n”. Este coeficiente
oscila entre 1 y 4 normalmente, pudiendo adquirir otros valores a criterio del cliente o dependiendo del
tipo de elemento que se esté dimensionando; es la normativa la que va a establecer un rango de valores
para dicho coeficiente de seguridad en función de los llamados ELU (Estados límites últimos) y ELS
(Estados límites de Servicio).
Por otro lado, en el cálculo y dimensionado de perfiles estructurales, se habla de tensión de trabajo como
la tensión usada para determinar el tipo y sección del perfil más idóneo en función de los requerimientos.
En el cálculo del perfil en cuestión (dimensionado) se debe utilizar la tensión de trabajo como tensión
que debe soportar dicho elemento formando parte de la estructura o soportando una serie de cargas en
caso de encontrarse aislado. Dicha tensión de trabajo, deberá ser siempre menor que el límite elástico
del material o del límite que la norma haya determinado que hay que respetar; es por eso, por lo que en
el dimensionado debe entrar como valor importante el coeficiente de seguridad “n”, de manera que
asegure siempre que la tensión de trabajo está por debajo de dicho límite elegido.
De esta forma, dependiendo de que la tensión que no se deba superar sea la del límite elástico (o fluencia)
o la del límite de rotura tendremos:
Estados límites últimos (ELU). Son los que, en caso de ser superados, constituyen un riesgo para las personas.
Estados límites de servicio (ELS). Son los que, en caso de ser superados, afectan al confort y al bienestar de los usuarios.

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𝜎𝑡 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 < 𝜎𝐸 − − − −−→ 𝜎𝑡 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 =
𝜎𝐸
𝑛
𝜎𝑡 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 < 𝜎𝑅 − − − −−→ 𝜎𝑡 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 =
𝜎𝑅
𝑛
Al disminuir la tensión usada por debajo de la que se obtiene del ensayo, que son tensiones límites,
aseguramos que la tensión usada (tensión de trabajo) nunca será superior a dichos límites; con lo que el
elemento nunca llegará a sufrir deformaciones permanentes o no esperadas que puedan llegar a suponer
un riesgo para las personas o para el normal uso de la estructura.
TRATAMIENTOS DE MATERIALES
Dependiendo de la utilidad que se le vaya a dar a un acero, necesitaremos de una estructura
interna u otra que se consiga modificar su comportamiento ante solicitaciones o esfuerzos, en otras
ocasiones, es importante proteger al material contra los fenómenos de corrosión: por contacto con
disolventes, humedad excesiva, sal en el ambiente, etc., por lo que tendremos que trabajar también su
estructura exterior. Para poder llevar a cabo estas modificaciones se utilizan los llamados tratamientos
de materiales. Por tanto, los tratamientos de materiales tienen como finalidad, modificar las
propiedades mecánicas de los metales en general y en particular en los aceros, para mejorar su dureza,
su resistencia mecánica, aumentar su plasticidad, mejorar su soldabilidad, etc.
CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS
Se distinguen los siguientes tratamientos: térmicos, termoquímicos, mecánicos y superficiales.
Todos ellos deben producir un cambio, pero no deben modificar la composición química de manera
notable, puesto que darían lugar a otro tipo de material y no a una modificación del mismo. Los térmicos
y los termoquímicos, como su nombre indica, se realizan aumentando la temperatura del material hasta
conseguir una transformación estructural interna, es decir, una modificación de la forma y tamaño de
los granos, de manera que cuando se enfríe tenga otras propiedades distintas al original. La diferencia
entre ambos tratamientos es que, en el tratamiento termoquímico, además del calentamiento del material,
se añaden una serie de elementos químicos, de manera que la transformación será estructural interna y
de composición química controlada.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Un tratamiento térmico, como hemos dicho, es aquel que emplea la temperatura para conseguir
el final deseado, en este caso modificar la estructura interna de un acero.

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Para llevar a cabo la transformación de la estructura interna se realizan operaciones de calentamiento y
enfriamiento a una velocidad concreta sin que la composición química resulte modificada. La estructura
interna de un acero con un contenido de carbono conocido, a una temperatura determinada, queda
perfectamente descrito y representado en su diagrama de equilibrio Fe-C o diagrama de fases, el cual
representa la estructura interna
del acero a lo largo del proceso
de enfriamiento, entendiendo
como estructura interna, la
forma y tamaño del grano; por
tanto, cada cambio en esa forma
y tamaño comprende una fase
del diagrama, de esa forma
podemos saber todo acerca de
la estructura de un acero a partir
de su diagrama. Cada vez que la
estructura interna cambia, lo hace también el
“nombre que se le da a la estructura” del acero en ese estado, pudiendo llamarse ferrita, perlita, a
cementita, austenita, etc., en función de la forma que presente al microscopio. En todo ensayo térmico,
son la temperatura y la velocidad de enfriamiento los parámetros a controlar, pero los factores que más
influyen en estos tratamientos son además la composición química del acero y el tamaño de las piezas a
templar.
CLASES DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Existen fundamentalmente cuatro tipos de tratamientos térmicos que se aplican a los aceros:
a) Temple: Es uno de los principales tratamientos térmicos de los aceros que consiste en calentarlos
hasta la temperatura superior a la austenización por encima de los 723°, que es la temperatura crítica,
y luego enfriarlo rápidamente para obtener una estructura de grano pequeño y fino (llamada
martensítica). De esta forma se consigue un material muy duro y resistente mecánicamente, aunque
se vuelven más frágiles y más difíciles de mecanizar. La dureza es tanto mayor cuanto más brusco
y rápido sea el enfriamiento. Los distintos tipos de temples que hay hoy en día se diferencian en la
velocidad de enfriamiento, que son mayores.
b) Revenido: Es un tratamiento que se les da a los aceros que han sufrido anteriormente un tratamiento
de temple y con él se pretende eliminar tensiones internas que se hayan podido producir; mejorando
la tenacidad y por tanto la fragilidad, aunque se reduce un poco la dureza. Es por ello que se
Diagrama de fases Fe-C o Diagrama de equilibrio

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considera un tratamiento complementario al temple. Este tipo de aceros que sufren ambos
tratamientos se denominan aceros Bonificados.
c) Recocido: Es un tratamiento parecido al temple, se lleva a la misma temperatura la pieza, pero el
enfriamiento se lleva a cabo más lentamente. De esta forma se consigue un acero con menos
tensiones que si se lleva a cabo un temple. Consiguiendo que el acero tenga más plasticidad,
ductilidad, tenacidad y aumente su resistencia a la rotura por choque haciendo que sean más
maquinables.
d) Normalizado: Se conoce también como recocido de normalización. Consiste en calentar las piezas
de acero por encima de la temperatura de temple seguido de un enfriamiento lento al aire. Se da a
las piezas de acero al carbono después de un proceso de transformación en caliente, forja y/o
laminación, aunque también nos sirve para eliminar un tratamiento térmico previo, proporcionando
un equilibrio entre resistencia mecánica, tenacidad y ductilidad.
En resumen, con los tratamientos térmicos se consigue:
- Aumentar su resistencia al rayado o al desgaste y su resistencia mecánica.
- Incrementar o disminuir la fricción
- Mejorar el aislamiento térmico
- Mejorar la retención de lubricantes en la superficie
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
El tratamiento superficial de un material es un conjunto de aplicaciones cuyo objetivo es
modificar las propiedades químicas y mejorar las propiedades mecánicas y físicas de las piezas
acabadas, cambiando su composición o la estructura de las capas más externas. Esta técnica permite
mejorar varios tipos de propiedades de las piezas, como:
- la dureza,
- la resistencia a la corrosión y al desgaste,
- aspecto estético/físico (color, brillo, etc.),
- la rugosidad,
- la mojabilidad o hidrofobia. (el líquido no se adhiere al material, lo repele)
Los tratamientos térmicos y termoquímicos forman parte de los tratamientos superficiales de los
aceros, las aleaciones de cobre y muchos otros tipos de aleaciones metálicas.
El cambio de las propiedades de la superficie del material tiene lugar en hornos especiales, en los que
se expone la pieza a diferentes ciclos de temperatura (fase de calentamiento, fase de mantenimiento,

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fase de enfriamiento) y en una atmósfera gaseosa de naturaleza específica. Por tanto, antes de abordar
los tratamientos superficiales, debemos conocer qué son los tratamientos termoquímicos.
Los tratamientos termoquímicos son aquellos en los que se deposita un elemento químico en la
superficie del material a tratar mediante difusión, es decir, mediante el movimiento de átomos del
elemento a aportar, estando la pieza a una temperatura controlada. En definitiva, los tratamientos
superficiales son tratamientos termoquímicos.
CLASES DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Se puede realizar una clasificación según la manera en que modifican la superficie, siendo:
1. Tratamientos superficiales que no alteran la composición del material base: son aquellos en los que
el material con el que está hecha la superficie no sufre un cambio en sus elementos. Entre ellos, se
encuentran: desengrasado, fosfatizado, lavado, granallado, pulido, etc.
2. Tratamientos superficiales que alteran la composición del material: en este caso, se añaden
elementos químicos al material. En este tipo están: carbonitruración, la nitruración, la cementación,
la cianuración o la sulfinización.
3. Tratamientos superficiales de revestimiento que forman una nueva capa: son aquellos que forman
una nueva capa sobre el material de base, por lo cual la superficie queda cubierta. Incluyen:
recubrimientos por deposición física, química, de vapor o por plasma; recubrimientos por solapado
térmico de otros materiales, como el carbono, la plata, cerámica, titanio y distintas aleaciones;
recubrimientos químicos: niquelado, plateado, cromado, etc., y recubrimientos con pinturas, lacas,
plastificados, teflón, entre otros.
De todos ellos, vamos a ver algunos de los más utilizados del tipo 1:
Granallado:
Cuando hablamos de estos términos siempre nos estamos refiriendo al tratamiento de superficies por
impacto de partículas abrasivas a gran velocidad contra la superficie a tratar, gracias a la acción del aire
comprimido y mediante pistola o más modernamente mediante la fuerza centrífuga por la rotación de
una turbina girando a alta velocidad continua. El granallado es un método que se utiliza para limpiar de
óxido, fortalecer o pulir el metal.
Decapado:
Es la aplicación de varios mecanismos con los cuales se eliminarán las imperfecciones e impurezas. Es
un tratamiento que puede ser peligroso, ya que conlleva el uso de ácidos diluidos, especialmente
sulfúrico o clorhídrico. El decapado se puede hacer de forma química o electrolítica.

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El decapado químico elimina los óxidos de la superficie metálica, sumergiendo la pieza en cubas, con
una solución química a altas temperaturas. Una vez que se introduce la pieza en la disolución, los ácidos
que la conforman se introducen en las grietas de la superficie, a través de la cual van diluyendo la capa
contaminante. Se obtiene un buen acabado superficial, dejando la superficie metálica lisa y uniforme.
El decapado electroquímico, un poco más rápido que el químico. Garantiza un acabado de gran calidad,
ya que es el componente eléctrico del proceso el que se encarga de regular la velocidad del proceso.
Existiría un tercer decapado, que es el decapado mecánico, que es el que se le llama Granallado.
Desengrasado:
Es una actividad que se realiza cuando la pieza metálica esté sucia o manchada, ya que este
método eliminará cualquier residuo de grasas y aceites superficiales para un tratamiento superficial
posterior. Se suele utilizar elementos como hidróxido sódico, carbonato sódico, cianuro sódico, entre
otros.
Pulido:
Es un proceso mecánico de afine de la superficie metálica piezas, eliminando marcas, roces, rayaduras
y soldaduras, en definitiva, cualquier desperfecto superficial. Puede realizarse como tratamiento por sí
mismo o como paso previo a un tratamiento posterior. Para el acabado final de la pieza se llevan a cabo
diferentes operaciones que componen el pulido; Gratado: limpieza con una escobilla con púas metálicas
(gratas) que entran en las grietas que pueda tener la pieza y que el decapado no ha eliminado;
Desbastado: mediante lijas se va trabajando la superficie, usando diferentes grados de lija según la
superficie; Esmerilado: se lleva a cabo mediante poleas de fieltro a gran velocidad para eliminar las
rayaduras de las lijas usadas en el desbastado; Pulido: viene a eliminar las posibles rayaduras que se ha
producido después del esmerilado, se lleva a cabo mediante máquinas que emplean discos textiles
(esparto o franela) según el material; Abrillantado: consiste en dar a la pieza el máximo brillo usando
siempre discos de algodón, esta última fase sólo se realiza cuando la pieza no va a sufrir ningún proceso
posterior.
Fosfatizado:
Recubrimiento con pintura de la superficie de una pieza, estas pinturas ricas en ácido fosfórico hacen
que se produzca una reacción en la superficie de la pieza metálica al reaccionar con el ácido, haciendo
que los átomos de hierro se transforman en fosfatos de hierro o zinc, formando una película protectora
sobre la capa de la pieza. Es una operación previa al pintado.
Pasivado:
El pasivado es un tratamiento superficial que se realiza con productos químicos a los aceros inoxidables
para renovar la capa pasiva que es la que protege al acero de la corrosión. Esta capa es diferente en cada

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grado de acero inoxidable, hay grados con capa pasiva más resistente que la de otros y por lo tanto la
resistencia a la corrosión en general del acero inoxidable depende de la integridad de la capa pasiva.
La pasivación se refiere a la formación de una película relativamente inerte, sobre la superficie de un
material (frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos, esta
es la capa pasiva. Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea termodinámicamente
factible a nivel macroscópico, la capa o película pasivante no permite que éstos puedan interactuar, de
tal manera que la reacción química o electroquímica se ve reducida o completamente impedida.
La pasivación no debe ser confundida con la inmunidad, en la cual el metal base es por sí mismo
resistente a la acción de los medios corrosivos, por ejemplo, el oro y el platino, que no se oxidan
fácilmente y por eso se les llama metal noble.
De todos ellos, vamos a ver algunos de los más utilizados del tipo 2:
Cementación:
Consiste en enriquecer la capa superficial del acero con carbono y posteriormente llevar a cabo un
temple y un revenido. Para ello, se emplean aceros con contenidos de carbono, no superiores a 0,30 %,
utilizándose también aceros aleados con níquel, cromo y molibdeno, especialmente adecuados para la
cementación. Se consiguen: piezas con una superficie más dura, más resistente al desgaste y a las
deformaciones, y un núcleo con bajo índice de carbono, más tenaz, más dúctil, y resistente a la fatiga
Las fases del proceso son:
• Se somete la pieza durante varias horas y a una temperatura de entre 850 a 950°C, a un ambiente
rico en carbono denominado cementante (que puede ser sólido, líquido o gaseoso). A esas
temperaturas, el acero se encuentra en estado austenítico, que es cuando tiene mayor capacidad de
disolución del carbono.
• A continuación, se realiza el temple y revenido de la pieza.
Los porcentajes de carbono de la capa cementada oscilan entre 0,50-0,90% de carbono, con las que se
consiguen después del temple durezas de 60 a 65 HRC. El espesor de la capa cementada depende de la
temperatura y del tiempo de aplicación, generalmente varía entre 0,5 y 1,5mm.

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Nitruración:
Se modifica la composición de la capa superficial incorporando nitrógeno, elevando así la dureza
superficial (700-1200 HV) así como su resistencia al desgaste y a la corrosión. La dureza se consigue
gracias a la formación de nitruros con los elementos de aleación del acero, principalmente Al, Cr, Mo,
etc. Los espesores de la capa nitrurada varían generalmente entre 0,20 y 0,70mm; la penetración del
tratamiento es muy lenta, del orden de un milímetro de espesor por cada 100 horas de duración. Las
piezas nitruradas se templan y se revienen; pero, a diferencia de la cementación, el tratamiento se efectúa
antes y no después de la nitruración. Y esto es porque el tratamiento térmico no sólo no aportaría a la
capa nitrurada ninguna mejora, sino que la perjudicaría y además produciría deformaciones en la pieza.
En cambio, los aceros templados de la nitruración, resisten mejor las fuertes presiones ejercidas por la
capa nitrurada sobre el núcleo
Existen diferentes procedimientos para llevar a cabo la nitruración:
• La nitruración en horno: se introduce la pieza en un horno en el que se hace circular una corriente
de amoniaco (NH3), y se calienta a unos 500º de manera que el amoniaco se descompone en
nitrógeno e hidrógeno. El nitrógeno, al entrar en contacto con la superficie de la pieza forma un
recubrimiento de nitruro de hierro.
• La nitruración iónica: en este caso, la descomposición en moléculas del amoniaco se consigue
mediante la aplicación de un campo eléctrico.
• La nitruración líquida o en baño de sales: se realiza introduciendo la pieza en un baño de sales
fundidas de sodio y potasio.
Cianuración:
Puede considerarse, un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que el
endurecimiento de la capa superficial se consigue mediante la acción combinada del carbono y el
nitrógeno.
Las fases del proceso son:
• Se introduce la pieza en un baño de cianuro que contiene una mezcla de sales, a una temperatura de
entre 750-950°C.
• Después, las piezas se enfrían hasta la temperatura óptima de temple, y se templan en agua o aceite.
Por último, se someten a un revenido.

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Tiene el inconveniente de que no se consiguen capas duras muy profundas (unos 0,30 mm de
profundidad en unos 50 minutos). Además, los cianuros son muy venenosos y hay que manejarlos con
mucho cuidado.
Carbonitruración:
Al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, sin embargo, estos
elementos están en forma de hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3) y monóxido
de carbono (CO), es decir, se aplica por medio de gases, en lugar de en baño de sales como es el caso
de la Nitruración, por ello, en ocasiones a la Carbonitruración se la llama Cianuración Gaseosa.
El proceso podría resumirse así:
• Tratamiento de las piezas con temperaturas cercanas a los 900°C, es decir, con el acero en estado
austenítico, en una atmósfera con gases portadores.
• Temple y revenido de las piezas carbonitruradas, obteniéndose durezas hasta de 65 HRc.
Se consiguen capas endurecidas de hasta 0,6 mm de espesor en 4 a 5 horas.
La carbonitruración aporta al acero tratado.
• Disminución de velocidad critica de temple, y por consiguiente disminución de deformaciones y
grietas.
• Baja la temperatura de austenización del acero necesaria para realizar el temple (temperatura
crítica).
Las piezas carbonitruradas se suelen templar y revenir obteniéndose durezas hasta de 65 HRc. La
carbonitruración es uno de los tratamientos más empleados para el temple de engranajes, por ejemplo.
De todos ellos, vamos a ver algunos de los más utilizados del tipo 3:
Pavonado:
Se deposita una capa de cloruro o sulfuro metálico, nitrato de potasio y/o nitrato de sodio sobre la pieza
para mejorar su respuesta ante la corrosión. Se suele hacer introduciendo la pieza previamente calentada
en un baño con las sales mencionadas anteriormente. Se deja en inmersión un tiempo controlado, la capa
de óxido que se adhiere a la superficie de la pieza, la capacita contra la corrosión. La pieza debe estar
desengrasada y desoxidada antes del proceso. También se puede llevar a cabo el pavonado en frío, dónde

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no es necesario calentar la pieza, pero este requiere de algunas operaciones posteriores que lo hacen más
laboriosos.
Galvanizado en caliente:
Es un proceso mediante el cual se busca dar una protección anticorrosiva a la pieza, y se realiza mediante
un baño de zinc fundido. Este tratamiento ofrece una excelente protección a aquellos productos que
estarán expuestos a la intemperie.
Zincado:
Consiste en la inmersión de la pieza en un baño de zinc, se podría decir que es el mismo que el
galvanizado, pero la diferencia radica en que el baño es electrolítico, similar al cromado. La capa que se
crea es más fina, por lo que suele requerir un posterior proceso de pasivado para incrementar la
protección. El baño de zinc es el recubrimiento más utilizado como protector de tornillos, autorroscantes,
tuercas, arandelas y elementos de fijación en general por sus grandes propiedades de resistencia a la
corrosión y oxidación.
Cromado:
Aplicar mediante electrólisis una capa de cromo a una pieza previamente niquelada. Una fina capa de
cromo suele ser suficiente para proteger contra la corrosión a piezas que van a estar a la intemperie. Las
superficies deben estar completamente limpias y pulidas antes de iniciar el tratamiento, tomando en
consideración que la solución se deposita en el metal de una manera muy lenta, el trabajo debe
permanecer en el tanque, varias horas para obtener una buena capa.
Niquelado:
Recubrimiento metálico de níquel, que se realiza mediante un baño electrolítico que se da al metal para
así aumentar su resistencia a la oxidación y a la corrosión por sustancias químicas. El níquel es más
resistente a la corrosión que el zinc, sin embargo, su capa es más dura y está sujeta, con el tiempo, a la
formación de escamas, especialmente sobre grandes superficies que se suele descascarillar.

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ANEXO 1
Características mecánicas mínimas de los aceros UNE EN 1025 recomendados en el
Documento Básico SE-A Acero
Ejemplo de recubrimiento electrolítico, usando cobre como ánodo