Tema 00

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

PROPIEDADES MECÁNICAS

Resistencia

Capacidad de soportar una carga externa. Si el metal debe soportarla sin romperse se denomina carga de

rotura y puede producirse por tracción, por comprensión, por torsión o por cizallamiento.

Resistencia a la tracción

Máximo esfuerzo nominal realizado a tracción que una probeta soporta sin romperse. También se conoce

como resistencia a la tracción máxima. En el diagrama tensión-deformación nominal es la máxima tensión

alcanzada por la curva. Si la tensión máxima aplicada se mantiene la probeta empieza a sufrir una

deformación plástica localizada (estricción) que terminará por romper la pieza justo al llegar a la tensión de

rotura.

Resistencia a la fluencia.

Es la deformación plástica permanente lenta pero continua que sufre un material a elevada temperatura

durante períodos largos de tiempo.

Los materiales con elevada resistencia a la fluencia en caliente son aquellos que poseen elevadas

temperaturas de fusión, gran modulo elástico y gran tamaño de grano. Las superaleaciones (aleaciones de

cobalto, níquel o hierro) y los materiales refractarios se emplean a elevadas temperaturas con este fin.

Resistencia a la fractura:

Es la oposición a la separación de un cuerpo en dos o más partes al aplicar una tensión estática (constante

o que cambia muy lentamente con el tiempo) y a temperaturas relativamente bajas (temperaturas cercanas

a la ambiente). Se distinguen dos tipos de fracturas: la fractura dúctil y la frágil.

- Fractura dúctil: se produce después de que el material experimentara cierta deformación plástica

con absorción de energía y lenta propagación de la rotura, observándose estricción en la zona de

rotura con un aspecto mate fibroso.

- Fractura frágil: se produce casi sin deformación plástica y por la propagación rápida de la grieta,

con una apariencia brillante y granular.

Dureza:

Resistencia ofrecida por el material cuando es sometido a una carga que implica una deformación

permanente por penetración de un identador.

Elasticidad:

Capacidad de un material para retomar su forma original al cesar la carga que los ha deformado. Se llama

límite elástico a la carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una deformación permanente

después de cesar la carga que lo deforma.

Plasticidad:

1-6

Tema 00

Capacidad de deformación de un metal por la acción de una fuerza externa sin que la deformación

desaparezca cuando cesa la fuerza. La deformación plástica de los metales define los procesos de

fabricación como la laminación, embutición, doblado y corte cuando la temperatura es inferior a la de

recristalización (conformado en frío). Los procesos como la forja emplean temperaturas superiores a la

recristalización y se considera como una conformación en cliente.

Tenacidad:

Capacidad de un material que expresa su resistencia frente a esfuerzos de tracción deformándose y

estirándose sin que se produzca la fractura. Los materiales tenaces absorben gran cantidad de energía

antes de romperse, parte de la cual se consume en la deformación elástica y el resto en la deformación

plástica.

Fragilidad:

Expresa la capacidad de un material a romperse sin que se aprecie deformación cuando es sometido a una

carga o choque. Expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los materiales frágiles se rompen en

el límite elástico, es decir su rotura se produce espontáneamente al sobrepasar la carga correspondiente al

límite elástico.

Resilencia:

Resistencia de un material a su rotura por choque.

Fatiga:

Es la rotura que experimenta un material cuando se somete a la acción de cargas periódicas (alternativas o

intermitentes), inferiores a su límite elástico.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

Ductilidad:

Es la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío sin que se produzca la rotura. Aumenta

con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza. Los metales que presentan mayor ductilidad son el

hierro, el cobre, el níquel y el aluminio.

Colabilidad:

Es la capacidad de un metal fundido para llenar un molde, de manera que adopte su forma y llene los

huecos por pequeños y complejos que sean, Los metales más colables son la fundición de hierro, el bronce,

el latón y las aleaciones ligeras. La colabilidad varía según la temperatura de sobrecalentamiento, de las

condiciones de enfriamiento del molde y de la velocidad de colada.

Soldabilidad:

Es la aptitud de un metal para soldarse con otro de la misma especie bajo presión ejercida sobre ambos en

caliente. Poseen esta propiedad los aceros de bajo contenido de carbono.

Maquinabilidad:

Grado de facilidad que presenta un metal para poder ser mecanizado. Para su determinación se tiene en

cuenta diversos criterios como la duración de la herramienta para una determinada velocidad de corte o la

2-6

Tema 00

calidad de la superficie mecanizada, la fuerza de corte o la formación de la viruta. Son fácilmente

mecanizables la fundición gris y el bronce, con virutas cortadas en forma de escamas. El acero dulce y las

aleaciones ligeras de alta tenacidad, producen virutas largas.

En los aceros, la maquinabilidad depende de los elementos aleantes contenidos. El carbono, elemento

indispensable en los aceros, no sólo determina la mayoría de propiedades mecánicas sino que además

dificulta la maquinabilidad. Otros elementos como el manganeso, níquel y cobalto también dificultan el

mecanizado y otros como el plomo, azufre, fósforo y porcentajes de carbono entre 0,3 y 0,6% facilitan el

mecanizado.

Otras propiedades que afectan a la maquinabilidad son la estructura del material, la dureza y resistencia, la

ductilidad y la conductividad térmica, entre otras.

SELECCIÓN DEL TIPO DE MATERIAL

3-6

Tema 00

4-6

Tema 00

ESTRUCTURA CRISTALINA

ESTADOS ALOTRÓPICOS

Algunos metales como el hierro (Fe) y el Titanio (Ti) pueden tener diferente estructura cristalina en función

de la temperatura y la presión sin necesidad de cambiar su composición térmica.

La designación de los estados alotrópicos se realiza con el alfabeto griego (α, β, y γ). El estado alotrópico a

la temperatura más baja posible se designa con la letra α y a medida que aumenta la temperatura y cambia

la estructura cristalina se emplean las letras β y γ. La temperatura de cambio alotrópico se denomina

temperatura crítica (Tc).

El hierro presenta tres estados alotrópicos (α, β, y γ) y cambia de estructura al cambiar la temperatura de

forma reversible. A temperatura ambiente el hierro posee estructura BCC (Fe α) y al sobrepasar los 912 ºC

cambia a FCC (Fe γ)

5-6

Tema 00

6-6