Las 14 propiedades mecánicas de los materiales con ejemplos
Las propiedades mecánicas de los materiales definen el comportamiento de los materiales bajo la acción de fuerzas externas, llamadas cargas. Son una medida de la resistencia y duración característica de un material en servicio y son de gran importancia en el diseño de herramientas, máquinas y estructuras.
Las propiedades mecánicas son sensibles a la estructura en el sentido de que dependen de la estructura del cristal y su proceso de unión y especialmente de la naturaleza y comportamiento de los imperfectos que existen dentro del cristal mismo o en los límites de grano.
Las propiedades mecánicas de los materiales más importantes y útiles se explican brevemente a continuación para garantizar que los lectores puedan elegir el material adecuado para un diseño dado de forma rápida y sabia.
La fuerza de un material es su capacidad para ser ensayado y destruido bajo la acción de cargas externas. El más fuerte el material el mayor la carga puede soportar Por lo tanto, determina la capacidad de un material para resistir la tensión sin fallar. Dado que la fuerza varía según el tipo de carga. Es posible anular las resistencias a tracción, compresión, cortante o torsión.
La tensión máxima que soportará cualquier material antes de la destrucción se llama su resistencia última. . La tendencia de un material es su máxima resistencia a la tensión.
Elasticidad es que las propiedades mecánicas de los materiales en virtud de las cuales la deformación causado por la carga aplicada desaparece al retirar la carga . En otras palabras, la elasticidad de un material es su poder de volver a su posición original después de la deformación cuando se elimina el estrés o la carga. La elasticidad es una propiedad de tracción del material.
La resistencia de un material a la deformación o deflexión elástica se denomina rigidez. o rigidez . Un material que sufre una ligera deformación bajo carga tiene un alto grado de dureza o rigidez. Por ejemplo, las vigas suspendidas de acero y aluminio pueden ser lo suficientemente fuertes como para soportar la carga requerida, pero el aluminio se ”hundirá. ”o desviar más lejos. En otras palabras, la viga de acero es más rígida o más rígido que el haz de aluminio.
Si el material sigue la ley del gancho, es decir, tiene una relación tensión-deformación lineal, su rigidez se mide por el módulo de Young E . Cuanto mayor sea el valor del módulo de Young, más rígido será el material.
En esfuerzos de tracción y compresión, se denomina módulo de rigidez. o “módulo de elasticidad ”; en cortante, el módulo de rigidez , y suele ser el 40 % del valor del módulo de Young para materiales de uso común; en distorsión volumétrica, el módulo de volumen.
El término flexibilidad se usa a veces como el opuesto de rigidez. Sin embargo, la flexibilidad generalmente tiene que ver con la flexión o la flexión. También puede implicar el uso de doblado en el rango plástico.
La plasticidad de un material es su capacidad para sufrir algún grado de deformación permanente sin ruptura de falla. La deformación plástica tendrá lugar solo después de que se haya excedido el rango elástico.
La plasticidad es importante en la formación, la conformación, la extrusión y muchos otros procesos de trabajo en caliente o en frío. Materiales como arcilla, plomo. etc. son de plástico a temperatura ambiente y el acero es de plástico cuando se calienta intensamente. En general, la plasticidad aumenta con el aumento de la temperatura.
Ductilidad es una de las propiedades mecánicas de un material que le permite estirarse en alambre delgado . El acero dulce es un material dúctil. El porcentaje de elongación y la reducción del área en tensión se utilizan a menudo como medidas empíricas de la ductilidad.
Maleabilidad de un material es su capacidad para aplanarse en láminas delgadas sin agrietarse por trabajo en caliente o en frío. El aluminio, el cobre, el estaño, el plomo, el acero, etc. son metales maleables.
Es importante tener en cuenta que algunos materiales pueden ser maleables y dúctiles. Líder por ejemplo, se puede enrollar y martillar fácilmente en láminas delgadas, pero no se puede estirar en alambre. Aunque la ductilidad y la maleabilidad a menudo se usan indistintamente, la ductilidad se considera una cualidad de tracción, mientras que la maleabilidad se considera una cualidad de compresión.
Las palabras ductilidad y maleabilidad hacen que sea casi sinónimo de trabajabilidad o formabilidad lo cual está claramente relacionado con la deformación plástica.
La resiliencia es una propiedad mecánica de los materiales que tiene la capacidad de un material para absorber la pérdida de energía al retirar la carga. La energía almacenada se da exactamente como en una cadena si se retira la carga.
La máxima energía que se puede almacenar en un cuerpo de límite elástico se denomina resiliencia de prueba , y la resiliencia de prueba por unidad de volumen se llama módulo de resiliencia . En otras palabras, el módulo de resiliencia se define como la cantidad de energía requerida para tensionar la unidad de volumen de un material hasta su límite proporcional. La cantidad da capacidad del material para soportar golpes y vibraciones.
La dureza es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de que ocurra una fractura o falla real. Por ejemplo, si se aplica repentinamente una carga a una pieza de acero dulce y luego a una pieza de vidrio, el acero dulce absorberá mucha más energía antes de que ocurra la falla. Por lo tanto, se dice que un acero dulce es mucho más resistente que un vidrio.
La tenacidad de un material es su capacidad para soportar deformaciones tanto plásticas como elásticas. Es, por tanto, una cualidad muy deseable para piezas estructurales y de máquinas que deben soportar golpes y vibraciones. El acero al manganeso, el hierro forjado, el acero dulce, etc. son materiales resistentes.
El trabajo o la energía que absorbe un material a veces se denomina módulo de tenacidad. La tenacidad está relacionada con la resistencia al impacto, es decir, eso significa resistencia a tal carga.
Dureza es una propiedad fundamental que está íntimamente relacionada con la resistencia. La dureza generalmente se define en términos de la capacidad de un material para resistir el rayado, la abrasión, el corte, la muesca o la penetración. Es importante tener en cuenta que la dureza de un metal no está directamente relacionada con la templabilidad del metal.
Muchos métodos están ahora en uso para determinar la dureza del material. Ellos son Brinell, Rockwell y Vickers .
Templabilidad indica el grado de dureza que se puede impartir al metal, particularmente al acero, mediante el proceso de endurecimiento. Determina la profundidad y distribución de la dureza inducida por el apagado . La templabilidad de un metal se determina mediante una prueba de Jominy para determinar qué tan bien la dureza de un metal desde el centro del metal hasta la interfaz del metal. La prueba Jominy (ISO 642:1999) consiste en calentar una pieza de prueba del acero (25 mm de diámetro y 100 mm de largo) a un austenizante temperatura y enfriamiento desde un extremo con un Chorro de agua controlado y estandarizado. Se dice que un metal que es capaz de endurecerse en toda su estructura tiene una mayor templabilidad.
La fragilidad de un material es la propiedad de romperse sin mucha distorsión permanente. Hay muchos materiales que se rompen o fallan antes de que ocurra mucha deformación.
Dichos materiales son frágiles, por ejemplo, vidrio, hierro fundido. Por lo tanto, se dice que un material no dúctil es el material frágil.
Por lo general, la resistencia a la tracción de los materiales frágiles es solo una fracción de su resistencia integral.
Maquinabilidad no es una propiedad mecánica intrínseca de los materiales, sino el resultado de una interacción compleja entre la pieza de trabajo y varios dispositivos de corte operados a diferentes velocidades bajo diferentes condiciones de lubricación. Como resultado, la maquinabilidad se mide empíricamente y el resultado es aplicable solo en condiciones similares.
Sin embargo, en pocas palabras, es la facilidad con la que se puede quitar un metal en varias operaciones de mecanizado. Una buena maquinabilidad implica resultados satisfactorios en el mecanizado.
La maquinabilidad del metal se indica por porcentaje lo que es índice de maquinabilidad . Todas las máquinas de metales se comparan con un estándar básico. El metal estándar utilizado para una clasificación de maquinabilidad del 100 por ciento es el acero de corte libre. Índice de maquinabilidad de aceros al carbono generalmente oscilan entre el 40 y el 60 por ciento, y el de hierro fundido entre el 50 y el 80 por ciento.
La fluencia son las propiedades mecánicas de los materiales. La deformación lenta y progresiva de un material con el tiempo a tensión constante se llama creep . El tipo más simple de deformación por fluencia es flujo viscoso .
Dependiendo de la temperatura, se esfuerzan incluso por debajo del límite elástico y provocan alguna deformación permanente. Se define más generalmente como una tensión dependiente del tiempo que ocurre bajo estrés. Los metales generalmente exhiben fluencia a las temperaturas más altas, mientras que el plástico, el caucho y materiales amorfos similares son muy sensibles a la temperatura a la fluencia.
Hay tres etapas de fluencia En el primero, el material se alarga rápidamente pero a un ritmo decreciente. En la segunda etapa, la tasa de elongación es constante. En la tercera etapa, la tasa de elongación aumenta rápidamente hasta que el material falla. La tensión para una tasa específica de deformación a temperatura constante se denomina resistencia a la fluencia.
La fatiga Las propiedades de un material determinan su comportamiento cuando se somete a miles o incluso millones de cargas cíclicas. aplicaciones en las que la tensión máxima desarrollada en cada ciclo está dentro del rango elástico del material. Bajo estas condiciones, la falla puede ocurrir después de un cierto número de aplicaciones de carga, o el material puede continuar dando servicio indefinidamente. En muchos casos, un componente está diseñado para brindar una cierta duración de servicio bajo un ciclo de carga específico; muchos componentes de motores aeronáuticos y de turbina de alta velocidad son de este tipo.
Así que estas fueron todas las diferentes Propiedades mecánicas de los materiales lo cual es útil para obtener información sobre qué tipo de material debe elegirse de acuerdo con el requisito.
¿Cuáles son las propiedades mecánicas de los materiales?
1. Fuerza
2. Elasticidad
3. Rigidez
4. Plasticidad
5. Ductilidad
6. Maleabilidad (Propiedades mecánicas de los materiales)
7. Resiliencia
8. Dureza
9. Dureza (Propiedades mecánicas de los materiales)
10. Templabilidad
11. Fragilidad (propiedades mecánicas de los materiales)
12. Maquinabilidad
13. fluencia
14. Fatiga (Propiedades mecánicas de los materiales)
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