El documento describe los principales ensayos mecánicos realizados para evaluar las propiedades de los metales, incluyendo ensayos de tensión, dureza, doblez y impacto. Explica los procedimientos y parámetros de cada prueba, así como los estándares aplicables. Los ensayos mecánicos proporcionan información sobre la cohesión, elasticidad, plasticidad y resistencia de los materiales metálicos.

1. PRUEBAS MECANICAS
Ing. René SA- Lopez Barreiro

2. INTRODUCCION
PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS METALES
A) COHESION: ES LA RESISTENCIA QUE OPONEN LOS
ATOMOS A SEPARARSE UNOS DE OTROS.
B) ELASTICIDAD: ES LA CAPACIDAD QUE TIENEN LOS
MATERIALES DE RECUPERAR SU FORMA ORIGINAL,
CUANDO CESA LA CAUSA QUE LOS DEFORMA.
C) PLASTICIDAD: ES LA CAPACIDAD QUE TIENEN LOS
MATERIALES
DE
SUFRIR
DEFORMACIONES
PERMANENTES SIN QUE SE FRACTUREN.

3. PRUEBAS MECANICAS PRINCIPALES
A) ENSAYO DE TENSION
B) ENSAYO DE DUREZA
C) ENSAYO DE DOBLEZ
D) ENSAYO DE IMPACTO

4. ENSAYO DE TENSION
Consiste en estirar una muestra
(probeta)
maquinada
bajo
ciertos requerimientos a una
velocidad
de
deformación
constante hasta su rotura;
midiéndose como una variable
dependiente, la carga necesaria
para producir una deformación
de
la
probeta.
Con
los
resultados obtenidos se puede
graficar una curva de carga
contra
elongación
que
generalmente se registra como
valores
de
esfuerzo
y
deformación unitarios.

5. ENSAYO DE TENSION

6. ENSAYO DE TENSION

7. ENSAYO DE TENSION
A) LIMITE ELASTICO: Es el punto máximo hasta
donde el material a ensayar presenta un
comportamiento elástico.
σ=Eξ
σ: Esfuerzo
ξ: Deformación
E: Modulo de Young ó de Elasticidad
B) PUNTO DE CEDENCIA O FLUENCIA: Es el
punto donde el material sufre una
deformación sin que se incremente el
esfuerzo.

8. ENSAYO DE TENSION
C) RESITENCIA DE CEDENCIA O FLUENCIA:
Convencionalmente se ha definido como el
esfuerzo donde el material exhibe una
desviación especifica de la proporcionalidad
entre el esfuerzo y la elongación.
a) 0.2% OFFSET (deformación permanente especificada)
b) 0.5% de extensión bajo carga

9. ENSAYO DE TENSION

10. ENSAYO DE TENSION
D) RESISTENCIA MECANICA: Corresponde a la
carga máxima que puede soportar un
material antes de romperse.
RT =
L.E. =
C arg a Máxima
Area Inicial
=
C arg a de Cedencia
Area Inicial
Pmáx
Ao
=
Pced
Ao

11. ENSAYO DE TENSION
% Elongación =
lf
% Re d . Area =
Ao
−
lo
−
Ao
lo
x 100
Af
x 100

12. ENSAYO DE DUREZA
DUREZA: ES LA RESISTENCIA QUE OPONE
UN MATERIAL A SER RAYADO O
PENETRADO POR OTRO.
BRINELL
DUREZA
ROCKWELL
VICKERS
VICKERS
MICRODUREZA
KNOOP

13. ENSAYO DE DUREZA
A) METODO BRINELL
• Fue ideado en 1900 por el sueco Johan August Brinnell.
• Como pentrador utiliza un balín de acero o carburo de
tungsteno de 10 mm de diámetro.
• Las cargas que emplea normalmente son de 3000 kg
para materiales ferrosos y 500 kg para materiales noferrosos.
• Normalmente la huella es grande; por lo que se aplica
en piezas de gran tamaño y espesor, e invariablemente,
es el metódo de ensayo para fundiciones de hierro
• No se recomienda para durezas mayores de 627 HB y el
uso del balín está limitado a una dureza de 444 HB.

14. ENSAYO DE DUREZA
HB =
P
(π D )( D − D 2 − d 2 )
2
P: Carga, kg
D: Diámetro de balín, mm
d: Diámetro de la
impresión, mm
HB
HB 10/500/30
ESTANDAR

15. ENSAYO DE DUREZA
• Como regla general el espesor de la muestra a ensayar será
como mínimo 10 veces la profundidad de la huella.
• Se recomienda que el diámetro de la huella sea entre el 24 y
60% del diámetro del balín.
• La distancia del centro de la huella al borde de la probeta o al
diá
borde de otra huella sea al menos 2 ½ veces el diámetro de la
huella.

16. ENSAYO DE DUREZA
B) METODO VICKERS
• Se deriva directamente del método Brinell y fue
introducido en 1925.
• Como penetrador utiliza una punta de diamante de base
cuadarada con un ángulo en el vertice entre caras de
136°.
• Las cargas varían de 1 a 120 Kg (dureza) y de 1 a 1000g
(microdureza).
• El tiempo en el que se mantiene la carga es de 10 a 15
seg.
• Se pueden probar láminas delgadas y templadas con
espesores mínimos de 0.2 mm.
• Se puede balancear el tamaño de la impresión con la
carga.

17. ENSAYO DE DUREZA
2 P sen (α )
2
HV =
d2
P
HV = 1.8544 2
d
P: Carga, kg.
α: Angulo de la cara del
diamante (136°).
d: Promedio de las diagonales
de la huella (mm).

18. ENSAYO DE DUREZA
B) METODO KNOOP
• Es un método exclusivo de microdureza.
• Como penetrador utiliza una punta de diamante de
base rómbica y las cargas varían de 1 a 1200 g.
• Las huellas rómbicas de la prueba guardan una relación
en sus diagonales de 7:1 y la profundidad es de sólo
1/30 de la diagonal mayor.
• El método es de laboratorio y de uso principal en
investigación.
• Puede utilizarse para probar capas endurecidas
(gradientes
de
dureza),
bandeamiento
de
microconstituyentes, hojas delgadas de material,
recubrimientos, etc.

19. ENSAYO DE DUREZA
P
HK =
2
0.07028 d
P: Carga, kg.
d: Diagonal mayor, mm.

20. ENSAYO DE DUREZA
D) METODO ROCKWELL
• Es el de mayor uso y se dio a conocer en 1924.
• A diferencia de los métodos anteriores, la dureza no se
basa en las dimensiones de las huellas, sino en su
profundidad.
• Los penteradores que utiliza este método son una punta
cónica de diamante y balines de acero de 1/16, 1/8, 1/4 y
1/ pulg.
2
• Las cargas son diversas, lo cual en combinación con los
diversos penetradores, da lugar a una gama amplia de
escalas.
• El ensayo es rápido porque proporciona lecturas directas
y elimina posibles errores en las mediciones de las
huellas.

21. ENSAYO DE DUREZA
D) METODO ROCKWELL
NORMAL: A,B,C,D,E (cargas 60, 100 y 150 kg)
TIPOS DE DUREZA
SUPERFICIAL: 15T,30N, 45W (cargas de 15, 30 y
45 kg)
• Existen en total 30 escalas de dureza (15 normal y 15
superficial), pero las más utilizadas son las “B” y “C”.
• La escala “B” utiliza un penetrador de balín de 1/16” de
diámetro y una carga de 100 kg; mientras que la “C”
emplea la punta cónica de diamante y una carga de 150
kg.
B: Aceros blandos y la mayoría de metales no-ferrosos.
C: Aceros endurecidos y aleaciones duras.

22. ENSAYO DE DUREZA
D) METODO ROCKWELL
• Las cargas se aplican en dos tiempos; esto es primero, se
deja actuar una precarga de 10 kg (dureza normal) ó 3 kg
(dureza superficial) y después se aplica el resto de la carga
que corresponda a la escala utilizada.
• La denominación de la dureza Rockwell se realiza como HR
seguida de la denominación de la escala utilizada. HRC,
HR30N.
• Se recomienda que el espesor de la pieza a ensayar sea 10
veces la profundidad del penetrador de diamante y 15
veces, en el caso, de utilizar balines. La distancia entre el
centro de dos huellas debe ser como mínimo 3 veces el
diámetro de la huella y la distancia del centro de una huella
a un borde de la pieza debe ser 2 ½ veces el diámetro de la
huella.

23. ENSAYO DE DUREZA

24. ENSAYO DE DOBLEZ
• Es uno de los métodos para evaluar la ductilidad de un
material, pero no debe considerarse como un medio
cuantitativo para predecir su funcionamiento durante las
operaciones de doblez.
• Este tipo de ensayo se emplea básicamente para
materiales en forma de láminas, tubos, alambres, etc.
sometidos a procesos de manufactura; tales como
laminado, forja, extrusión, soldadura, etc.
• Básicamente se tiene cuatro pruebas de doblez: libre,
envoltura.
semiguiado, guiado y por envoltura.

25. ENSAYO DE DOBLEZ
a) Doblez libre: Se realiza en un
tornillo de banco y una herramienta
dobladora, o bien, en una prensa.
b) Doblez guiado: Se realiza sobre
probetas estandarizadas mediante
un émbolo o punzón también
estandarizado, forzando a la probeta dentro de un aditamento de
dimensiones predeterminadas; lo
cual está especificado en el Código
AWS.
c) Doblez semiguiado: A diferencia de
la prueba anterior, la probeta no se
hace forzar hacia un aditamento.
d) Doblez por envoltura: Consiste en
envolver o arrollar la muestra en
torno a un pasador de un diámetro
predeterminado.

26. ENSAYO DE DOBLEZ GUIADO
Además de estar contemplado en el Código AWS, esta
prueba se especifica en la Sección IX del Código ASME.
QW-141.2 “Las pruebas de doblez guiado que se describen
en QW-160 se utilizan para determinar el grado de sanidad
y ductilidad de uniones de soldadura de ranura”.
QW-161 (Probetas)
QW-160
QW-162 (Procedimiento de prueba)
QW-163 (Criterios de aceptación)
La soldadura y zona afectada por el calor deben de estar completamente
dentro de la porción doblada del especimen. Las probetas no deberán
contener discontinuidades de material abiertas a la superficie mayores a
1/ ” (3.2 mm) medidas en cualquier dirección de la superficie convexa. No
8
se considerarán las discontinuidades presentes en las esquinas, a no ser
que exista evidencia significativa de que proceden de faltas de fusión,
inclusiones de escoria u otras discontinuidades internas.

27. ENSAYO DE DOBLEZ GUIADO

28. ENSAYO DE IMPACTO
ROTURA DUCTIL
DEFORMACION PLASTICA Y
REDUCCION DE LA SECCION
TRANSVERSAL DE LA PIEZA
ROTURA FRAGIL
SIN DEFORMACION PLASTICA
APARENTE, NI REDUCCION DE
LA SECCION TRANSVERSAL DE
LA PIEZA
A) Estado triaxial de esfuerzos
ROTURA FRAGIL
(CLIVAJE)
B) Baja temperatura
C) Alta velocidad de deformación o
velocidad rápida de aplicación de
la carga

29. ENSAYO DE IMPACTO
• Es una prueba dinámica que permite predecir en cierta
forma el comportamiento dúctil ó frágil de un material a
una temperatura especifica.
• Si el ensayo se realiza sobre un intervalo de temperaturas
(de temp. ambiente a menores) determina el rango de la
temperatura de trancisión dúctil-frágil de un material.
• El ensayo determina la energía absorbida por una probeta
(ranurada) durante su fractura; esto se denomina, como
tenacidad del material.
• Se tienen dos tipos de ensayo de impacto referidos como
Charpy e Izod. El ensayo de impacto Charpy emplea
probetas con tres tipos de ranuras: en “V”, “ojo de
cerradura” y en “U”; mientras que el de tipo Izod sólo
utiliza la ranura en “V”.

30. ENSAYO DE IMPACTO
Las máquinas utilizadas para el
ensayo
de
impacto
consisten
fundamentalmente de un péndulo
provisto de un martillo que se
eleva hasta un altura h. La probeta
se coloca en la vertical del eje de
giro del péndulo, en un soporte
adecuado. Al liberar el péndulo,
cae y rompe la probeta, ascendiendo hasta una altura h’. El
trabajo del péndulo será entonces:
T = P(h – h’) = Pl (cos α - cos β)
La energía absorbida durante la
rotura se expresa en Joules (J) ó
ft-lb. En Europa los resultados de
la prueba de impacto se expresan
en unidades de energía absorbida
por unidad de área.

31. ENSAYO DE IMPACTO

32. ENSAYO DE IMPACTO

33. NORMATIVA APLICABLE
A-370
Métodos y definiciones
productos de acero.
para
ensayos
mecánicos
de
E-6
Definiciones de terminos relacionados a los métodos de
ensayos mecánicos.
E-8
Métodos de ensayos de tensión para materiales metálicos.
E-10
Método de ensayo de dureza Brinell para materiales
metálicos.
E-18
Métodos de ensayo de dureza Rockwell y dureza Rockwell
Superficial de materiales metálicos.
E-92
Métodos de ensayo de dureza Vickers para materiales
metálicos.
E-384
Método de ensayo de microdureza de materiales.
E-190
Métodos de ensayo de doblez guiado para la ductilidad de
probetas de soldadura.
E-23
Métodos de ensayo de las pruebas de impacto de barras
ranuradas de materiales metálicos.