Este documento describe las propiedades mecánicas de los metales como la tensión y la deformación, así como los ensayos de tracción y dureza utilizados para medir estas propiedades. Explica cómo se calculan la tensión y la deformación convencionales y resume los valores de las propiedades mecánicas que se obtienen de un ensayo de tracción, como el módulo de elasticidad, el límite elástico, la resistencia a la tracción y los porcentajes de alargamiento y estricción. También resume el procedimiento del ensay

1. Propiedades mecánicas de
metales: Tensión y deformación
 Tensión convencional
 Deformación convencional
 Ensayo de tracción
 Módulo de Elasticidad
 Límite elástico convencional de 0.2%
 Resistencia a la tracción
 Porcentaje de alargamiento a fractura
 Porcentaje de estricción a fractura
 Ensayo de Dureza
 Laboratorio de Materiales y Operaciones Unitarias 4°2° EETN°1
 Profesora: Karina Madsen
 Bibliografía: “Fundamentos de la Ciencia E ingeniería de Materiales” Smith, W y Javad, H.

2. Tensión y Deformación
Sometiendo una pieza de metal a una fuerza de tracción uniaxial, al eliminar la
fuerza pueden ocurrir dos situaciones con la pieza:
 Deformación Elástica
 Recupera su forma original
 Los átomos vuelven a su posición
 original
 Deformación Plástica
 No recupera forma original
 Los atomos quedan en otra posición

3. Tensión Convencional
 Tensión Convencional (σ)= Fuerza tracción uniaxial(F)=[Pa]
Area de sección transversal (A0)
1 N/m2=1Pa
1psi=6.89 103Pa
Máquina para ensayo
de tracción universal

4. Deformación Convencional
 Deformación convencional(Є)= L-L0=[pulg/pulg] o [m/m]
L0
 % Deformación= Deformación
convencional (Є)x 100

5. Ensayo de tracción

6. Ensayo de tracción: Curva
Tensión-deformación

7. Procedimiento del ensayo
 Se aplica una fuerza de tracción sobre una probeta de
ensayo y se analiza la curva de esfuerzo (N/m2) frente a la
deformación de la muestra. A partir de dicha curva se
deducen las propiedades mecánicas
 El aparato usado, es un dinamómetro, que consta de un
brazo fijo y otro móvil que disponen de unas mordazas en
las que se sujeta la probeta. Los brazos se separan a una
velocidad constante, midiendo en cada instante la carga
necesaria para mantener dicha velocidad y la deformación
que ésta produce sobre la probeta. El ensayo se mantiene
hasta que la probeta se fracture.

8. Valores de propiedades mecánicas
obtenidas del ensayo
Modulo de elasticidad: relacionado con la
fuerza del enlace entre los átomos del
metal o la aleación, el metal vuelve a su
posición original al desaparecer la fuerza.
Se obtiene de la primera parte del ensayo
cuando el material se deforma
elásticamente
E= σ(tensión)= [Pa]
Є(deformación)
Límite elástico 0.2%: es el nivel de tensión
en el que un metal muestra deformación
plástica significativa. Se expresa en Pa

9. Valores de propiedades mecánicas
obtenidas del ensayo
 Resistencia a la tracción: informa la presencia de defectos. Se determina
intersectando el punto máximo en la curva con el eje Fuerza. Obtengo un
valor en Pa

10. Valores de propiedades mecánicas
obtenidas del ensayo
 % de Alargamiento: valor de la ductibilidad del metal, a mayor ductibilidad
mayor porcentaje de deformación. Indica la calidad del metal
% de alargamiento=longitud final-longitud inicial x 100= [%]
longitud inicial
(Long inicial: distancia entre marcas. Long final: distancia entre marcas
uniendo los fragmentos)

11. Valores de propiedades mecánicas
obtenidas del ensayo
 % de Estricción: o de reducción de área, da una medida de la ductibilidad del
metal. Indica la calidad del metal
% de estricción=área inicial-área final x 100= [%]
área inicial
(Area inicial: área transversal de la probeta antes del ensayo. Area final:
diámetro en la sección de fractura)

12. Dureza
 La dureza es la medida de la resistencia de un metal a
la deformación plástica permanente
 El ensayo de dureza se realiza
con el Durómetro Rockwell

13. Escalas de Dureza Rockwell
Símbolo de la
Penetrador Carga mayor (kg) Aplicaciones
escala
Aceros tratados y sin tratar.
A Diamante 60 Materiales muy duros. Chapas
duras y delgadas.
Aceros recocidos y
B Esfera de 1/16 pulgada 100
normalizados.
C Diamante 150 Aceros tratados térmicamente
D Diamante 100 Aceros cementados
E Esfera de 1/8 pulgada 101 Metales blandos y antifricción.
F Esfera de 1/16 pulgada 60 Bronce recocido.
Bronce fosforoso y otros
G Esfera de 1/16 pulgada 150
materiales.
Metales blandos con poca
H Esfera de 1/8 pulgada 60 homogeneidad, fundiciones
con base hierro.
Aplicaciones análogas al tipo
K Esfera de 1/8 pulgada 150
anterior.

14. Procedimento Ensayo Dureza
 Se aplica una carga conocida con un penetrador sobre
la probeta de metal hasta que se produce una
indentación en el metal, luego se retira el penetrador
y se calcula un número de dureza basado en el área de
corte transversal de la huella producida o en su
profundidad.
 Se utiliza para control de calidad
 No se destruye la muestra

15. Problemas
1. Una barra de 125 cm de diámetro está sujeta a un peso de 2500 kg.
Calcule la tensión convencional.
2. Una probeta de aluminio puro de 0.5 pulgadas de ancho, 8 pulgadas
de longitud, y 2 pulgadas entre marcas de ensayo realizadas en el
centro de la probeta es deformada hasta que las marcas se han
separado 2.65 pulgadas. Calcule la deformación convencional y el %
de alargamiento que ha sufrido la muestra. (1 metro = 39.37
pulgadas)
3. Los siguientes son los resultados de un ensayo de tracción realizado
en el laboratorio con un acero 1020, el diámetro inicial es de 1/2” y la
longitud inicial de 2”. Construya una gráfica esfuerzo deformación
real y calcule el valor de las propiedades mecánicas para este
material:

16. Problemas
Elongación (pulgadas) Diámetro (pulgadas) Fuerza (libras)
.005 0.5 972
.001 0.5 1964
.002 0.5 3711
.003 0.5 5498
.004 0.5 7312
.005 0.5 9277
.01 0.5 10210
.02 0.493 10800
.03 0.488 11231
.04 0.483 11604
.05 0.472 11761
.06 0.456 11781
.07 0.438 11585
.08 0.365 9032

17. Problemas
4. Una probeta de acero al carbono 1030 de 0.500 pulgadas de diámetro
se ensaya hasta la fractura en una máquina de ensayo. El diámetro de
la probeta en la zona de fractura es de 0.343 pulgadas. Calcule el
porcentaje de estricción de la muestra.

18. Torno automático
El modelo CNC Tensilathe es un torno nuevo, totalmente automático
desarrollado para tornar probetas redondas de barras de la mayoría de los
metales y no-metálicos maquinables. Utiliza una microcomputadora
programable para preparar una gran variedad de probetas desde un diámetro
aproximado de ¼ de pulgada (6 mm), hasta mas de 2 pulgadas (50 mm).
Un software opcional permite que contornos sean importados de dibujos tipo
CAD. Este nuevo torno utiliza un software en Windows con menús que facilitan
la operación. No se requiere
experiencia en maquinado,
ni en maquinas herramientas
CNC para que el usuario
empiece a tornear sus barras

19. Probetas estándar plana y
cilíndrica