EL TOMOPodemos considerar el tomo como una estructura elctrica formada por la agrupacin de partculas elementales. Diferenciamos:El ncleo, de carga positiva y con la masa atmica concentrada en l.La corteza, formada por electrones, que consideramos exenta de masa.El volumen del tomo es unas 10.000 veces mayor que el del ncleo. El dimetro del ncleo del unos 10-10m, se sabe que est formado por protones y neutrones (nucleones); los primeros que son los que aportan la carga y su nmero coincide con el nmero atmico, Z que es el de protones del tomo. Se ha comprobado que la densidad de la materia del ncleo es aproximadamente constante. Por tanto, el volumen de un ncleo es directamente proporcional a su nmero msico, que es la suma sus protones y neutrones.Respecto a la composicin del ncleo los tomos se denominan:Istopos: tomos que tienen el mismo nmero de protones y distinto de neutrones.Istonos: tomos que tienen el mismo nmero de neutrones y distinto de protones.Isbaros: tomos que tienen el mismo nmero msico.

Podemos admitir en la corteza del tomo la existencia de niveles energticos y podemos considerar a los electrones como entes corpusculares que pueden ocuparlos. Los saltos electrnicos de un nivel superior a uno inferior o viceversa se traducen en absorciones o emisiones de energa.La ordenacin de los elementos segn su configuracin electrnica da origen al sistema peridico de los elementos.

FUERZAS Y ENERGAS DE INTERACCIN ENTRE TOMOSEntre los tomos contiguos se desarrollan fuerzas: De atraccin por la naturaleza del enlace o por las atracciones electrostticas de cada ncleo atmico y la nube electrnica del otro.De repulsin, debidas a la accin electrosttica entre los ncleos atmicos y a la nubes electrnicas entre s.La energa del enlace es la energa precisa para separar los tomos o molculas, es decir destruir el enlace.Como consecuencia de las fuerzas interatmicas, los tomos adoptan una posicin de equilibrio en funcin de su temperatura, fundamentalmente y de su presin si son gases.La energa del enlace caracteriza el tipo de enlace atmico y, vara de una sustancia a otra y del estado fsico en que se encuentre

Para muchos tomos la distancia de equilibrio es 3.10-10m = 3 una vez conseguida esa posicin los tomos contrarrestan los intentos de separacin con estas fuerzas de atraccin o repulsin,

ESTRUCTURA ELECTRNICA Y REACTIVIDAD QUMICALas propiedades qumicas de los tomos de los elementos dependen principalmente de la reactividad qumica de sus electrones mas externos.Elementos electronegativos y electropositivos.Los elementos electropositivos son metlicos por naturaleza y ceden electrones en las reacciones qumicas para producir iones positivos o cationes. El nmero de electrones cedidos por un tomo electropositivo en una reaccin es representado por un nmero de oxidacin positivo.Los elementos electronegativos son no metlicos y aceptan electrones en las reacciones qumicas para producir iones negativos o aniones. El nmero de electrones aceptados por un tomo electronegativo de un elemento se representa por un nmero de oxidacin negativo.Los elementos mas electropositivos se encuentran en los grupos 1A y 2A de la Tabla peridica.Los elementos mas electronegativos se encuentran en los grupos 6A y 7A de la Tabla peridica.Algunos elementos que se encuentran entre los grupos 4A y 7A de la tabla peridica pueden comportarse de una manera electropositiva o lectronegativa

Electronegatividad.Se define como la capacidad de un tomo para atraer electrones hacia s. La tendencia de un tomo a mostrar un comportamiento electronegativo o electropositivo puede cuantificarse asignando a cada elemento un nmero de electronegatividad que se mide en una escala desde 0 hasta 4,1.El concepto de electronegatividad ayuda a comprender el comportamiento enlazante de los elementos.

TIPOS DE ENLACES ATMICOS Y MOLECULARESLos tomos en estado enlazado se encuentran en condiciones energticas mas estables que cuando estn libres.En los enlaces atmicos , intervienen grandes fuerzas interatmicas, pueden ser:Enlaces inicos. En stos se ponen en juego fuerzas interatmicas debidas a la transferencia de un electrn de un tomo a otro. Es un enlace relativamente fuerte.Enlaces covalentes. Corresponden a fuerzas interatmicas creadas por la comparticin de electrones.Enlaces metlicos. Involucran fuerzas interatmicas creadas mediante la compaticin de electrones deslocalizados para formar un enlace fuerte.Los enlaces moleculares pueden ser:Enlaces de dipolo permanente. Corresponden a enlaces relativamente dbiles.Enlaces de dipolo inducido. Corresponden a enlaces muy dbiles.

ESTRUCTURA CRISTALINALa estructura fsica de los slidos es consecuencia de la disposicin de los tomos, molculas e iones en el espacio, as como las fuerzas de interconexin entre ellos. Si esta disposicin espacial se repite , el slido tiene estructura cristalina. Los metales, aleaciones y determinados materiales cermicos tienen estructura cristalina.Una estructura cristalina o la red espacial que la representa, se puede definir como una repeticin en el espacio de celdas unitarias. El volumen y la orientacin espacial de cada celda unitaria viene caracterizada por tres vectores a, b, c, que convergen en un punto comn y tres ngulos, , y

SISTEMAS CRISTALINOSCasi todos los metales elementales cristalizan en tres tipos de estructuras fundamentales:BBC CC. Cbica centrada en el cuerpo.FCC CCC. Cbica centrada en las caras.HCP. Hexagonal compacta.

ALOTROPADependiendo de las condiciones de presin y temperatura, un mismo elemento o compuesto qumico presenta diferentes estructuras cristalinas. A estos diferentes estados los denominamos polimrficos o alotrpicos.Diferentes materiales metlicos presentan transformaciones polimrficas a presin atmosfrica y elevadas temperaturas. Por ejemplo: Fe, Co, Ti.

PROPIEDADES MECNICAS DE LOS MATERIALESDefinen el comportamiento de los materiales en su utilizacin industrial, las ms importante son:Elasticidad: capacidad de los materiales de recuperar la forma primitiva cuando cesa la carga que los deforma.Plasticidad: capacidad que tienen los materiales de adquirir deformaciones permanentes, sin llegar a la rotura. Cuando esta deformacin se presenta en forma de lminas, se denomina maleabilidad, y si se presenta en forma de filamentos, ductilidad.Cohesin: es la resistencia que ofrecen los tomos a separarse.Dureza: es la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados. Tenacidad: es la capacidad de resistencia a la rotura por la accin de fuerzas exteriores.Fragilidad: es la propiedad opuesta a la tenacidad.Resistencia a la fatiga: es la resistencia que ofrece un material a los esfuerzos repetitivos.Resiliencia: es la energa absorbida en una rotura por impacto.

CLASIFICACIN Y TIPOS DE ENSAYOSAtendiendo ala rigurosidad de su ejecucin:Ensayos tcnicos de control. Se realizan durante el proceso productivo. Se caracterizan por su rapidez y simplicidad.Ensayos cientficos. Se realizan para investigar caractersticas tcnicas de nuevos materiales. Se caracterizan por su gran precisin.Atendiendo a la forma de realizar los ensayos.Ensayos destructivos. Los materiales sometidos a este tipo de pruebas ven alterada su forma y presentacin inicial.Ensayos no destructivos. Los materiales sometidos a este tipo de pruebas no ven alterada su forma y presentacin inicial.Atendiendo a los mtodos empleados en la determinacin de las propiedades:Ensayos qumicos. Permiten conocer la composicin qumica cualitativa y cuantitativa del material, as como su comportamiento ante los agentes qumicos.Ensayos metalogrficos. Estudian la estructura del material, que permite conocer los tratamientos trmicos y mecnicos que ha sufrido el mismo.

Ensayos fsicos y fsico-qumicos. Determinan las propiedades fsicas (densidad, punto de fusin, calor especfico, conductividad trmica y elctrica, etc.), as como las imperfecciones y malformaciones tanto internas como externas.Ensayos mecnicos. Determinan las caractersticas elsticas y de resistencia de los materiales sometidos a deformaciones anlogas a las que se presentan en la realidad. Ensayos estticos de traccin, compresin, cizalladura, flexin y torsin; ensayos de choque o dinmicos ensayos de fatiga y fluencia; ensayos tecnolgicos de plegado, doblado, embuticin, forjado, etctera.

DEFORMACIONES ELSTICAS Y PLSTICASSi un material deformado mediante una fuerza vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza deja de actuar, se ha producido una deformacin elstica.Si el material se deforma hasta el extremo de no poder recuperar sus medidas originales cuando cesa la causa de la deformacin se ha producido una deformacin plstica. TENSIN Y DEFORMACINConsideramos una varilla cilndrica de longitud l0 y una seccin So0 sometida a una tensin uniaxial F de traccin. Definimos tensin La unidad de tensin en el Sistema internacional es1N/m2 = 1 Pascal La deformacin ser:

ENSAYO DE TRACCIN (UNE 7-474)Consiste en someter a una probeta de forma y dimensiones normalizadas, a un sistema de fuerzas exteriores en direccin a su eje longitudinal hasta romperla.Las probetas estn reguladas por las normas:UNE 7282, preparacinUNE 7262-73, tolerancias en su mecanizadoUNE 7010, recomienda:S = 150 mm2 D = 13,8 mm l0 = 100 mmAnlisis de un diagrama de traccin.Representamos en ordenadas las fuerzas de traccin aplicadas (F) y en abscisas Los alargamientos producidos (l). Se observa:-Una primera zona de deformaciones proporcionales a las tensiones.-Una segunda zona donde pequeas variaciones de tensiones generan grandes deformaciones.

Ms prctica es una curva que relacione las tensiones de una seccin trasversal con las deformaciones relativas a la longitud inicial, llamadas alargamientos unitarios.Eje de abscisas: = l / l0 (Alargamiento unitario)Eje de ordenadas: = F / S0 (Tensin en una seccin trasversal cuando se aplica una fuerza F)Podemos distinguir dos zonas fundamentales:Zona elstica (OE). Se caracteriza porque al cesar las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial.Zona plstica (ES). En ella el material ha sufrido deformaciones permanentes.Dentro de la zona elstica se distinguen otras dos zonas:Zona de proporcionalidad (OP). En ella existe una proporcionalidad entre las tensiones aplicadas y los alargamientos producidos. En sta zona deben trabajar los materiales.Zona no proporcional (PE). En ella el material se comporta de forma elstica, pero las tensiones y deformaciones no estn relacionadas linealmente. No es una zona aconsejable de trabajo para los materiales.

Dentro de la zona plstica se distinguen otras dos zonas:Zona lmite de rotura (ER). Es la zona plstica donde las deformaciones son permanentes. En ella pequeas variaciones de tensin producen grandes alargamientos. El lmite es el punto R, llamado lmite de rotura, y la tensin aplicada en dicho punto es la tensin de rotura.Zona de rotura (RS). Superado el punto R, el material sigue alargndose hasta que se produce la rotura fsica en el punto S.

Este comportamiento se puede generalizar en los materiales a pesar de que existen algunas excepciones entre las que se encuentra el acero, que presenta una peculiaridad consistente en la existencia de una zona localizada por encima del lmite elstico donde se produce un alargamiento muy rpido sin que vare la tensin aplicada, fenmeno conocido como fluencia. En el punto F encontramos el lmite de fluencia y la tensin de fluenciaDiagrama de traccin del acero

LEY DE HOOKELas deformaciones producidas en un elemento resistente son proporcionales a las tensiones que las producen. Tensin / Deformacin = tg = constanteAplicacin de la Ley de Hooke al ensayo de traccinAplicable a la zona de proporcionalidad (OP)En el diagrama (F l) tenemos:F / l = constante, lo que implica que tg =1= constanteSi se aplica al diagrama ( ) se obtiene: / = constante = E (mdulo elstico o de Young), es un parmetro caracterstico de cada material. Sustituyendo en E = / = F / S0 y = l / l0 tenemos:

La ecuacin fundamental de la traccin, aplicable solo en la zona de proporcionalidad

TENSIONES MXIMAS DE TRABAJOLa normativa establece una tensin mxima de trabajo (t) que definimos como el lmite de carga al que podemos someter una pieza o elemento simple de estructura. Este valor es inferior a la tensin correspondiente al lmite de proporcionalidad. Teniendo en cuenta los valores de las tensiones lmite de fluencia (f) y lmite de rotura (r) , y considerado el coeficiente de seguridad (n), tenemos: t = f / n t = r / n dependern de la utilizacin de la pieza y de la normativa de cada pas.

ENSAYOS DE DUREZADureza es la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por otro. La propiedad mecnica que se determina por los ensayos de dureza es la cohesin. La dureza se relaciona de modo muy estrecho con la resistencia al desgaste.Ensayo Brinell (UNE 7-422-85)Consiste en comprimir una bola de acero templado, de un dimetro determinado, contra el material a ensayar, por medio de una carga (F) y durante un tiempo determinado.HB = Dureza BrinellF = Carga aplicada ( kg)S = rea del casquete (mm2) D = Dimetro bola (mm)f = Profundidad (mm)

Determinamos f, a partir de los dimetros de la bola y de la huella Finalmente nos quedar:Generalmente la dureza Brinell se obtiene mediante tablas, donde conociendo el dimetro de la huella se obtiene directamente el valor de la dureza. Los resultados son fiables solamente en materiales de perfil grueso, superior a 6 mm. Respecto al tiempo de aplicacin de cargas, varan entre 30 segundos para los aceros y 3 minutos para materiales ms blandos.

Ensayo Vickers (UNE 7-423-84)Para este ensayo el penetrador que se utiliza es una pirmide regular de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ngulo de 136. Se recomienda utilizar ste ensayo para durezas superiores a 500 HB.Presenta ventajas respecto al mtodo Brinell, porque se puede utilizar tanto para materiales blandos como duros, y adems los espesores de las piezas pueden ser muy pequeos (hasta 0,05mm).Las cargas que se utilizan son muy pequeas, de 1 a 120 kg, lo normal son 30 kg.

Ensayo Rockwell (UNE 7-424-89)El mtodo Brinell no permite medir la dureza de aceros templados porque se deforman las bolas. Para evitar esto se utiliza la mquina Rockwell. Es un ensayo rpido y fcil de realizar pero menos preciso que los anteriores. El penetrador consiste en una bola para materiales blandos (HRB), o un cono de diamante de 120 para materiales duros (HRC).Normas para la realizacin del ensayo Rockwell (UNE 7-424-89)1. Se aplica una carga de 10kg al penetrador (cono o bola), que produce una huella h1, que se toma como referencia poniendo el comparador a cero.2. Se aumentan las cargas en 90 kg para la bola y 140 para el cono, manteniendo la carga entre 3 y 6 segundos, y se mide la profundidad h2.3.- Se retiran las cargas adicionales. El penetrador se recupera y ascender a la posicin h1+e. La dureza Rockwell se obtendr como diferencia respecto a dos nmeros de referencia.Dureza Rockwell con penetrador bola: HRB = 130 e Dureza Rockwell con penetrador cono: HRC = 100 e

ENSAYO DINMICO POR CHOQUE. ENSAYO DE RESILIENCIALa finalidad del ensayo dinmico por choque es la determinacin de la energa absorbida por una probeta de determinadas dimensiones, al provocar la ruptura de un solo golpe. La mquina ms utilizada que mide la resiliencia es el pndulo CharpyResiliencia es la energa consumida en la rotura de la probeta, y valora de forma aproximada la tenacidad, que es la capacidad de resistencia al choque.La norma UNE 7-475-92 rige el ensayo.Las probetas suelen tener 55 mm de longitud y una seccin cuadrada de 10 mm de lado.

La resiliencia se obtiene como:Ep = Energa absorbida en la roturaS = Seccin de la probetaLa resiliencia se expresa en julios / cm2

ENSAYOS DE FATIGALos ensayos de fatiga ms habituales son los de flexin rotativa y torsin.Leyes fundamentales de la fatiga:Las piezas metlicas pueden romperse bajo esfuerzos unitarios inferiores a su carga de rotura, e incluso su lmite elstico, si el esfuerzo se repite el nmero suficiente de veces.Para que la rotura no tenga lugar, con independencia del nmero de ciclos, es necesario que la diferencia entre la carga mxima y mnima sea inferior a un valor, llamado lmite de fatiga.Se distinguen tres fases:Incubacin a partir de la fisura interna.Maduracin progresiva.Rotura efectiva.

ENSAYOS TECNOLGICOSSirven para estudiar el comportamiento del material ante un fin al que se destina. Reproduce las condiciones prcticas en las que se encontrar el materialEnsayo de plegado.Sirve para determinar las caractersticas de plasticidad de los materiales metlicos. Se observa si aparecen grietas en la parte exterior de la curva.El ensayo se puede realizar en fro o en caliente segn condiciones normalizadas.

ENSAYO DE EMBUTICINConsiste en presionar un vstago sobre la chapa hasta que se produce la primera grieta. Se mide la penetracin del vstago hasta la aparicin de la primera grieta. Es uno de los ms importantes para las planchas.