Propiedades de los metales

Propiedades Mecánicas

Son aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a alterar su forma.

Dureza: Propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada. Los ensayos más importantes para designar la dureza de los metales, son los de penetración, en que se aplica un penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del metal, con una presión y un tiempo determinados, a fin de dejar una huella que depende de de la dureza del metal, los métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y Vickers.

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 compresión, por torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (kg/mm²) para cada uno de estos esfuerzos.

Tensión: es una fuerza que tira; por ejemplo; la fuerza que actúa sobre un cable que sostiene un peso. Bajo tensión, un material suele estirarse, y recupera su longitud original si la fuerza no supera el límite elástico del material. Bajo tensiones mayores, el material no vuelve completamente a su situación original, y cuando la fuerza es aún mayor, se produce la ruptura del material.

ž Compresión: es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Cuando se somete un material a una fuerza de flexión, cizalladura o torsión, actúan simultáneamente fuerzas de tensión y de compresión. Por ejemplo, cuando se flexiona una varilla, uno de sus lados se estira y el otro se comprime.

ž Plastodeformación: es una deformación permanente gradual causada por una fuerza continuada sobre un material. Los materiales sometidos a altas temperaturas son especialmente vulnerables a esta deformación. La pérdida de presión gradual de las tuercas, la combadura de cables tendidos sobre distancias largas o la deformación de los componentes de máquinas y motores son ejemplos visibles de plastodeformación. En muchos casos, esta deformación lenta cesa porque la fuerza que la produce desaparece a causa de la propia deformación. Cuando la plastodeformación se prolonga durante mucho tiempo, el material acaba rompiéndose.

En la región de o hasta a, los esfuerzos y las deformaciones son directamente proporcionales. Comportamiento del material es lineal. El punto a es límite de proporcionalidad. Hasta ese punto se cumple la ley de Hooke.

Al incrementar la carga más allá del límite de proporcionalidad, la deformación empieza a aumentar más rápidamente para cada incremento en esfuerzo. La curva de esfuerzo deformación asume luego una pendiente cada vez más pequeña, hasta que el punto b de la curva se vuelve horizontal. A partir de este punto se presenta un alargamiento considerable, con un incremento prácticamente inapreciable en la fuerza (desde b hasta c en el diagrama). Este fenómeno se conoce como fluencia del material, y el esfuerzo en el punto b se denomina esfuerzo de fluencia o punto de fluencia). En esta región el material se vuelve plástico y puede deformarse aún sin aumento de la carga. Luego de que el material se prepara para seguir resistiendo, durante este proceso se han producido cambios en su estructura cristalina, la curva sigue una pendiente positiva con aumento de la carga.

Hasta el punto máximo d, que es el de la carga máxima, luego el material continúa deformándose con cargas menores, hasta que llega al punto de rotura en el punto e.

Elasticidad: Capacidad de un material elástico para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una deformación permanente. Su determinación tiene gran importancia en el diseño de toda clase de elementos mecánicos, ya que se debe tener en cuenta que las piezas deben trabajar siempre por debajo del límite elástico, se expresa en Kg/mm².

Plasticidad: Capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse

Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.

Fragilidad: Propiedad que 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 rebasar la carga correspondiente al límite elástico.

Fluencia: Propiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas.

Resiliencia: Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo Charpy.

Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas (alternativas o intermitentes), se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las que producirían deformaciones. Se refiere a un fenómeno por el cual se produce la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas, mas fácilmente que con cargas estáticas. Es un fenómeno reconocido desde la antigüedad pero recién despertó interés a partir de la Revolución Industrial, con el uso del hierro y la novedad de los nuevos temas puentes, edificios en altura etc.

Las fallas se inician con una grieta minúscula sobre la superficie, esta se propaga gradualmente, conforme la carga sigue su aplicación cíclica. Finalmente el material no soporta las cargas y ocurre la fractura súbita.

Propiedades tecnológicas.

Determina la capacidad de un metal a ser conformado en piezas o partes útiles o aprovechables. Estas son:

Ductilidad: Es la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío; aumenta con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza. Los metales más dúctiles son el oro, plata, cobre, hierro, plomo y aluminio.

Maleabilidad: La maleabilidad es la propiedad que presentan algunos materiales de poder ser descompuestos en láminas.

Fusibilidad: Es la propiedad de los materiales de pasar de un estado sólido a líquido y viceversa mediante cambios adecuados de temperatura. Permite obtener piezas fundidas o coladas.

Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defectos. Para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez para poder llenar completamente el molde. Los metales más fusibles y colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras.

Soldabilidad: Es la aptitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo presión ejercida sobre ambos en caliente. Poseen esta propiedad los aceros de bajo contenido de carbono.

Maquinabilidad: Es la propiedad de un metal de dejarse mecanizar con arranque de viruta, mediante una herramienta cortante apropiada. Son muy mecanizables la fundición gris y el bronce.