Qué unión de átomos , Apuntes de Ingeniería de Edificación

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Materiales Metálicos

Materiales Metálicos

Introducción y propiedades de los metales

Introducción y propiedades de los metales

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 ¿Qué unión de átomos (enlaces) conoces ?.

 Características de un enlace metálico.

 ¿Qué es un material dúctil y otro frágil?.

 Zonas características de un ensayo a tracción

 Características mecánicas

 Propiedades de metales.

 Conductividad de los metales

El enlace metálico

 Los metales son elementos químicos simples,

sólidos y con estructura cristalográfica a Tª

El enlace metálico  (^) Unión de atómos que constituyen moléculas.  (^) Enlace iónico : Metal+ No metal, con intercambio de e-. Uno tiene tendencia a ceder y otro a coger.  (^) Enlace Covalente : Cuando se unen dos no metales, compartición de electrones externos.  (^) Enlace Metálico : Se unen dos metales, alta tendencia a soltar electrones, se forma una nube electrónica que da las propiedades del material  (^) SIMULACIÓN DE ENLACES  (^) Son eléctricamente neutros  (^) Pueden ionizarse si pierden/ganan electrones: Aniones: carga negativa Cationes: carga positiva

Propiedades de los metales  (^) Muchas propiedades vienen dada por el tipo de enlace y porque son sólidos con estructura cristalina de máximo empaquetamiento, la nube electrónica que lo rodea le permite, varias características:

1. Conductividad eléctrica elevada. La presencia de un gran número de electrones móviles explica por qué los metales tienen conductividades eléctricas varios cientos de veces mayores que los no metales. La plata es el mejor conductor eléctrico pero es demasiado caro para uso normal. El cobre, con una conductividad cercana a la de la plata, es el metal utilizado habitualmente para cables eléctricos. 2. Buenos conductores del calor. El calor se transporta a través de los metales por las colisiones entre electrones, que se producen con mucha frecuencia. 3. Ductilidad y maleabilidad. La mayoría de los metales son dúctiles (capaces de ser estirados para obtener cables) y maleables (capaces de ser trabajados con martillos en láminas delgadas). En un metal, los electrones actúan como un pegamento flexible que mantiene los núcleos atómicos juntos, los cuales pueden desplazarse unos sobre otros. Como consecuencia de ello, los cristales metálicos se pueden deformar sin romperse. 4. Insolubilidad en agua y en otros disolventes comunes. Ningún metal se disuelve en agua; los electrones no pueden pasar a la disolución y los cationes no pueden disolverse por ellos mismos. Esta estructura se forma en un proceso de solidificación, en el que influye la velocidad de cristalización

 PROPIEDADES MECÁNICAS

 DEFORMABILIDAD

 RESISTENCIA A LA ROTURA (TRACCIÓN)

 RESISTENCIA A ESFUERZOS REPETIDOS (FATIGA)

 COMPORTAMIENTO AL DOBLADO

 TENACIDAD Y RESILIENCIA

 DUREZA (RESISTENCIA AL RAYADO Y PENETRACIÓN)

 PROPIEDADES FÍSICAS

 DENSIDAD

 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

 CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

 TEMPERATURA DE FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN

 CAPACIDAD DE “UNIÓN”: SOLDABILIDAD

 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: CORROSIÓN

Propiedades de los metales

Deformabilidad

 Capacidad de un material para sufrir deformaciones

antes de su rotura.

 COHESIÓN : resistencia al arranque o separación.

 (^) DEFORMACIONES ELÁSTICAS :

• (^) CUANDO CESA LA CAUSA, RECUPERA LA FORMA INICIAL
• (^) SE DISTANCIAN LOS ÁTOMOS  (^) DEFORMACIONES PLÁSTICAS :
• (^) AÚN CESANDO LA CAUSA, SIGUE DEFORMADO EL MATERIAL
• (^) DISLOCACIONES:
• MALEABILIDAD CAPACIDAD PARA DEFORMARSE EN LÁMINAS
• (^) DUCTILIDAD CAPACIDAD PARA DEFORMARSE EN HILOS INFLUYE EN: LA CAPACIDAD PARA SER CONFORMADO Y MECANIZADO (PERFILES, CHAPAS, BARRAS, HILOS, ETC.) LA RESISTENCIA FINAL UNA VEZ SUPERADO EL LÍMITE ELÁSTICO

OA: ZONA ELÁSTICA AC: ZONA DE FLUENCIA CE: ZONA PLÁSTICA OF: ALARGAMIENTO TOTALB: LÍMITE ELÁSTICO D: CARGA DE ROTURA Resistencia a tracción DIAGRAMA TENSIÓN-DEFORMACIÓN DE UN ACERO 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Deformación (mm) Tensión (KN) C O F E D B A

 (^) Comportamiento ante la tracción (II):  (^) ZONA DE FLUENCIA O CEDENCIA :

• (^) DESLIZAMIENTO DE ZONA CRISTALINA (DISLOCACIONES)
• (^) AUMENTA DEFORMACIONES SIN AUMENTO DE CARGA  (^) ZONA PLÁSTICA:
• (^) REORGANIZACIÓN DE ESPACIOS INTERATÓMICOS
• (^) AUMENTA LA RESISTENCIA POR EFECTO DE LA DEFORMACIÓN (ACRITUD)
• (^) ALCANZA LA RESISTENCIA MÁXIMA (CARGA DE ROTURA)
• (^) POCO AUMENTO DE CARGA Y MUCHA DEFORMACIÓN
• (^) LA DEFORMACIÓN NO ES RECUPERABLE
• (^) SE PRODUCE PRIMERO LA ESTRICCIÓN DE LA SECCIÓN Y FINALMENTE LA ROTURA O SEPARACIÓN Resistencia a tracción

 (^) El ensayo a tracción:

 Permite obtener los valores característicos:

• (^) LÍMITE ELÁSTICO (N/mm^2 )
• (^) MÓDULO DE ELASTICIDAD (N/mm^2 )
• (^) CARGA DE DE ROTURA (N/mm^2 )
• (^) ALARGAMIENTO MÁXIMO (%)
• (^) ESTRICCIÓN, O REDUCCIÓN DE LA SECCIÓN

RECTA EN ROTURA AOLO= AfLf

 Se puede realizar con distintas formas de probetas

 Según la magnitud de la zona plástica los materiales

pueden ser:

• (^) FRÁGILES: CARECEN DE PLASTICIDAD
• (^) DÚCTILES: TIENEN GRAN PLASTICIDAD Resistencia a tracción

 (^) ES UN ENSAYO PARA ES CONOCER EL COMPORTAMIENTO A LA CONFORMACIÓN

 SEGÚN EL MATERIAL SE REALIZA DE DISTINTAS

FORMAS:

• (^) BARRAS CORRUGADAS: DOBLADO A 180º Y

DESDOBLADO

• (^) PERFILES: DOBLADO
• (^) CHAPAS DELGADAS: PLEGADO DOBLE
• (^) TUBOS: APLASTAMIENTO Comportamiento al doblado

ES UNA COMBINACIÓN DE RESISTENCIA Y

DEFORMACIÓN

 (^) TENACIDAD:  (^) LA ENERGIA QUE ABSORBE UNA PIEZA ANTES DE ROMPERSE  (^) EQUIVALE AL ÁREA BAJO LA CURVA DE ROTURA  (^) ES LA RESISTENCIA QUE OPONE UN MATERIAL A SER ROTO, SIENDO UNA MEDIDA DE SU COHESIÓN.  (^) RESILIENCIA:  (^) ES LA RESISTENCIA QUE OFRECE UN MATERIAL A ROMPERSE PRODUCTO DE UN IMPACTO.  (^) LA TENACIDAD EN EL ACERO SE MIDE MEDIANTE EL ENSAYO DEL PÉNDULO CHARPY  (^) MATERIAL POCO PLÁSTICO (DEFORMACIÓN PEQUEÑA), LA ENERGIA ABSORBIDA ES ESCASA: FRÁGIL, POCO TENAZ Y POCO DÚCTIL  (^) MATERIAL MUY PLÁSTICO: TENACES Y DÚCTILES Tenacidad y resiliencia

Tenacidad y resiliencia  (^) Para poder seleccionar un material que resista el choque o golpe intenso repentino, debe medirse su resistencia frente a la rotura.  (^) La probetas con muesca miden mejor la resistencia del material a la propagación de la fractura.  (^) La energía absorbida se denomina Tenacidad, valor en kgmf o Joule, o relacionándolo con la sección o volumen de la probeta, según el método nos indicará Resiliencia.

Dureza

 Es una propiedad de difícil definición, es la resistencia que

opone un material a la deformación superficial: a la

penetración, abrasión, rayado, corte.

 Suele ser un medida indirecta de la resistencia a tracción y

sirve como ensayo de información.

 RAYADO :

• MEDIANTE UN ELEMENTO NORMALIZADO (LIMA, ...),

frecuente en talleres mecánicos para comprobar la dureza superficial del acero después de un tratamiento térmico.

• (^) SE COMPARA CON UNA ESCALA DADA (MOHS, ...)  (^) PENETRACIÓN:
• (^) BRINEL L:
• (^) BOLA DE 10 MM CON PRESIÓN DE 3.000 KG DURANTE 30 SEGUNDOS
• (^) SE MIDE EL DIÁMETRO DE LA HUELLA Y SE COMPARA CON UNA TABLA
• (^) ROCKWELL : BOLA MÁS PEQUEÑA A MENOR PRESIÓN O PUNTA CÓNICA
• (^) VICKERS: PÍRÁMIDE