Propiedades mecanicas

Propiedades mecánicas

Describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas. Estas son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros, desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los materiales, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanizados o tratamiento térmico que se le realice, algunas propiedades son:

• Tenacidad: Es la propiedad que tienen ciertos materiales de soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se les apliquen.

• Elasticidad: Consiste en la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación

• Dureza: Es la resistencia que un material opone a la penetración.

• Fragilidad: Un material es frágil cuando se rompe fácilmente por la acción de un choque.

• Plasticidad: Aptitud de algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes, bajo la acción de una presión o fuerza exterior, sin que se produzca rotura.

• Ductibilidad: Considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseen ciertos metales para poder estirarse en forma de hilos finos.

• Maleabilidad: Otra variante de la plasticidad, consiste en la posibilidad de transformar algunos metales en láminas delgadas.

Las anteriores propiedades mecánicas se valoran con exactitud mediante ensayos mecánicos:

• Ensayo de tracción: Ofrece una idea aproximada de la tenacidad y elasticidad de un material.

• Ensayos de dureza: Permiten conocer el grado de dureza del material.

• Ensayos al choque: Su práctica permite conocer la fragilidad y tenacidad de un material.

• Ensayos tecnológicos: Ponen de manifiesto las características de plasticidad que posee un material para proceder a su forja, doblado, embutido, etc.

1- ¿Qué es un sólido cristalino?

Un sólido cristalino es un sólido cuyos átomos, iones o moléculas, están ordenados en arreglos bien definidos tiene una estructura periódica y ordenada, en consecuencia tienen una forma que no cambia salvo por la acción de fuerzas externas, como cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas siguen siendo suficientemente grandes para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene.

Estos sólidos suelen tener superficies planas o caras que forman ángulos definidos unos con otros. Los conjuntos ordenados de partículas son los que producen estas caras y también provocan que los sólidos tengan formas muy regulares.

2- ¿Qué es una estructura cristalina?

Es un patrón repetitivo, regular, en forma de rejilla o red. La red es un conjunto de puntos, conocidos como puntos de red, que están organizados siguiendo un patrón periódico de forma que el entorno en cada punto en la red es idéntico.

La estructura cristalina de un material se refiere al tamaño, a la forma y a la organización atómica dentro de la red. Estas estructuras varían desde las relativamente simples de los metales a las excesivamente complejas de los materiales cerámicos y polímeros

Estructura de los sólidos cristalinos

Celda unitaria: Es la unidad estructural de un sólido cristalino. Mínima unidad que da toda la información acerca de la estructura de un cristal.

Aunque existen 14 posibles celdas cristalinas, Existen 7 combinaciones diferentes en las cuales están agrupadas en dependencia de los parámetros de red. Cada una de esas combinaciones constituye un sistema cristalino.

• Cubica simple

• Cubica centrada en las caras

• Cubica centrada en el cuerpo

• Tetragonal simple

• Tetragonal centrada en el cuerpo

• Hexagonal

• Ortorrómbica simple

• Ortorrómbica centrada en el cuerpo

• Ortorrómbica centrada en las bases

• Ortorrómbica centrada en las caras

• Romboédrica

• Monoclínica simple

• Monoclínica centrada en las bases

• Triclínica

3- Indicar en qué sistemas cristalizan la mayoría de los metales. Nombrar cinco metales que tengan cada una de estas estructuras cristalinas.

Estructura Cristalina simple CS: En esta celda está rodeado de 8 vecinos más cercanos y se dice que tiene por lo tanto un número de coordinación de 8. Cada una de estas celdas unidad tiene el equivalente de 1 átomos por celda. Un octavo de esfera está localizado en cada vértice de la celda unidad. De este modo, 8 x 1/8 (en los vértices) = 1 átomos por celda unidad.

Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo BCC: En esta celda unidad las esferas sólidas representan los centros donde los átomos están localizados e indican sus posiciones relativas. En esta celda unidad el átomo central está rodeado de 8 vecinos más cercanos y se dice que tiene por lo tanto un número de coordinación de 8. Cada una de estas celdas unidad tiene el equivalente de 2 átomos por celda unidad. Un átomo completo está localizado en el centro de la celda unidad, y un octavo de esfera está localizado en cada vértice de la celda unidad, haciendo el equivalente de otro átomo. De este modo, hay un total de 1 (en el centro) + 8 x 1/8 (en los vértices) = 2 átomos por celda unidad.

Estructura Cristalina Cúbica Centrada en las Caras FCC: En esta celda hay un punto reticular en cada vértice del cubo y otro en el centro de cada cara del cubo. El modelo de esferas sólidas indica que los átomos de esta estructura están unidos del modo más compacto posible. Esta celda tiene el equivalente a 4 átomos por celda unidad. Un octavo de átomo en cada vértice (8 x 1/8=1) y seis medios átomos en el medio (1/2 x 6= 3).

Estructura Cristalina Hexagonal Compacta HCP: Cada átomo está rodeado de otros 12 átomos y por tanto su número de coordinación es 12. La celda HCP posee 6 átomos, tres forman un triángulo en la capa intermedia, existen 6*1/6 secciones de átomos localizados en las capas de arriba y de abajo, haciendo un equivalente a 2 átomos más, finalmente existen 2 mitades de átomo en el centro de ambas capas superior e inferior, haciendo el equivalente de un átomo más.

Ejemplos

Cubica centrada en el cuerpo BCC

• Tungsteno

• Molibdeno

• Cromo

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