Propiedades y ensayos de los metales: guía técnica
Propiedades y ensayos de los metales
Propiedades y ensayos de los metales puros: los elementos metálicos puros no se pueden emplear para la fabricación de piezas. Las aleaciones, formadas por dos o más elementos, mejoran sus propiedades.
Propiedades de los metales: dureza
La dureza es la oposición al rayado o a la penetración. También se define como la resistencia de un material a la deformación permanente.
Elasticidad
Es la capacidad de recuperar la forma original al cesar la fuerza que deforma el material. El límite elástico es la fuerza máxima que puede soportar sin deformarse de forma permanente.
Tenacidad
Es la propiedad que tienen los metales de no romperse. Se opone a la rotura y absorbe la fuerza de un impacto. Indica la capacidad de un metal para absorber energía antes de romperse.
Fragilidad
Es la facilidad con la que un metal se rompe bajo la acción de un choque.
Fatiga
La resistencia a la fatiga es la capacidad de un material para no romperse ante esfuerzos de magnitud y sentido variables. Un metal puede romperse aplicando cargas muy inferiores a su resistencia estática.
Ensayos de metales
Ensayo de tracción
Se emplea para conocer la resistencia a la carga de rotura. La probeta se somete a una fuerza axial de tracción creciente en la dirección de su eje hasta romperla.
Ensayo de compresión
Permite comprobar la carga de compresión que soporta la probeta antes de su rotura. El momento de la rotura se produce cuando la resistencia de la probeta iguala la resistencia a la compresión de las placas de presión de la máquina.
Ensayo de cizalladura
Consiste en someter el material a esfuerzos crecientes y progresivos hasta llegar a la rotura.
Ensayo de torsión
Consiste en aplicar un par torsor a la probeta, por medio del dispositivo de carga, y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta.
Ensayo de fatiga
Consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del material. Al mismo tiempo, se deforma debido a la fuerza aplicada.
Ensayo de flexión
La probeta se coloca sobre dos apoyos y se aplica posteriormente una fuerza única en el punto medio entre ambos. Así se forman tensiones de tracción y de compresión. Se verifica el alargamiento que sufre la probeta antes de su rotura.
Ensayo de dureza
Sirve para estimar la resistencia mecánica de las aleaciones metálicas. Existen tres tipos de ensayos de dureza: por rayado, por penetración y por rebote dinámico.
Metales: hierro-carbono (acero al carbono)
Las propiedades del acero dependen de la cantidad de carbono y del enfriamiento. Las principales fases son:
- Ferrita: es uno de los constituyentes más importantes del hierro y de los aceros. Debido a su baja solubilidad del carbono (máximo 0,008 % C), es deformable y resistente. Es un material de magnetismo blando que pierde poco en las corrientes parásitas, y conserva esta propiedad hasta temperaturas superiores a 768 °C.
- Perlita: es un constituyente eutectoide formado por un 86,5 % de ferrita y un 13,5 % de cementita. Con 0,89 % de C se obtiene una estructura laminar. Es más dura y resistente que la ferrita, pero más blanda y deformable que la cementita.
- Cementita: es el nombre habitual del carburo de hierro (Fe3C). Es más dura y frágil que el acero al carbono. Contiene un 6,67 % de carbono y es magnética por debajo de 210 °C, pero deja de serlo por encima de esa temperatura.
- Austenita: es una solución sólida de carbono en hierro gamma, estable a altas temperaturas. Contiene entre un 0 % y un 1,7 % de carbono.