Propiedades mecánicas - Rodríguez Rivas César Iván

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Universidad Autónoma de querétaro
Ingenieŕıa de Materiales I
Facultad de Ingenieŕıa
Ingenieŕıa en nanotecnoloǵıa
Propiedades Mecánicas
Alumnos:
Alegŕıa Lorena Beatriz
Rodŕıguez Rivas César Iván
Yñigo Villegas Fernando
Profesor: Dr. Carlos Guzmán Mart́ınez
4 de diciembre de 2020
Índice
1. ASTM 2
2. Propiedades de los materiales 3
2.1. Ensayo de Tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2. Ensayo de Compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3. Ensayo de Plegado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.4. Ensayo de Dureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4.1. El ensayo de dureza Rockwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4.2. El ensayo de dureza Vickers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4.3. El ensayo de dureza Knoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4.4. El ensayo de dureza Brinell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5. Ensayo de Fluencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5.1. Ensayo de Relajaciones de Tensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.6. Ensayo de impacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3. Error y reproducibilidad en la medición 14
4. Fracturas Mecánicas 17
5. Ensayo de Fatiga 18
6. Envejecimiento acelerado 20
7. Pruebas mecánicas en Nanotecnoloǵıa 21
Referencias 23
2
Resumen
En el siguiente documento de explica de manera detallada los temas correspon-
dientes a las propiedades mecánicas de los materiales. Se presentan datos obtenidos
a partir de art́ıculos cient́ıficos de carácter representativo para la materia de in-
genieŕıa de materiales I. Al final se añade información acerca de la relevancia de
la nanotecnoloǵıa aplicada en esta área y los potenciales productos que se pueden
tener con la inclusión de la misma.
1
1. ASTM
Las siglas corresponden a la American
Society for Testing and Materials.
Es una organización de normas interna-
cionales que desarrolla y publica acuerdos
voluntarios de normas técnicas para una am-
plia gama de materiales, productos, siste-
mas y servicios. Existen alrededor de 12,575
acuerdos voluntarios de normas de aplica-
ción mundial.
Está organización se encuentra entre los
mayores contribuyentes técnicos del ISO y
mantiene un sólido liderazgo en la defini-
ción de los materiales y métodos de prueba
en casi todas las industrias, con un casi mo-
nopolio en las industrias petrolera y petro-
qúımica.
Pero ¿Qué es una norma ASTM? Una
norma es un documento que ha sido desa-
rrollado y establecido dentro de los princi-
pios de consenso de la organización, y que
cumple los requisitos de los procedimientos
y regulaciones de ASTM.
Las normas de ASTM se crean usando
un procedimiento que adopta los principios
del Convenio de barreras técnicas al comer-
cio de la Organización Mundial del Comer-
cio (World Trade Organization Technical Ba-
rriers to Trade Agreement).
El proceso de creación de normas ASTM
es abierto y transparente; lo que permite que
tanto individuos como gobiernos participen
directamente, y como iguales, en una deci-
sión global consensuada.
Se usan en investigaciones y proyectos
de desarrollo, sistemas de calidad, compro-
bación y aceptación de productos y transac-
Figura 1: Logo de ASTM
ciones comerciales por todo el mundo. Son
unos de los componentes integrales de las
estrategias comerciales competitivas de hoy
en d́ıa.
Estas normas son utilizadas y aceptadas
mundialmente y abarcan áreas tales como
metales, pinturas, plásticos, textiles, petróleo,
construcción, enerǵıa, el medio ambiente, pro-
ductos para consumidores, dispositivos y ser-
vicios médicos y productos electrónicos.
Algo importante a destacar es que son
voluntarias en el sentido de que ASTM no
exige observarlas.
Sin embargo, las autoridades guberna-
mentales con facultad normativa con frecuen-
cia dan fuerza de ley a las normas volunta-
rias, mediante su cita en leyes, regulaciones
y códigos.
Una búsqueda en ĺınea de más de 11, 000
normas permite localizar las normas ASTM
en docenas de áreas industriales, de gestión,
y otras. Esta función se encuentra disponi-
ble en el sitio web de ASTM (www.astm.org),
facilita la búsqueda por palabra clave o núme-
2
ro de norma; se pueden ver los t́ıtulos y al-
cances de todas las normas ASTM y los do-
cumentos referenciados en cada norma.
2. Propiedades de los ma-
teriales
Las propiedades de los materiales son el
conjunto de caracteŕısticas que hacen que el
material se comporte de una manera deter-
minada ante est́ımulos externos como la luz,
el calor, las fuerzas, el ambiente, etc.
Los materiales que se necesitan para ela-
borar un determinado producto se diferen-
cian entre śı y los vamos a elegir en función
de sus propiedades.
Las propiedades de los materiales se pue-
den agrupar en base a distintos criterios.
Nosotros, desde un punto de vista técnico,
vamos a establecer la siguiente clasificación:
Propiedades sensoriales
Propiedades f́ısico qúımicas
Propiedades mecánicas
Propiedades tecnológicas
En este trabajo ponemos énfasis en las
propiedades mecánicas, las propiedades de
los materiales, son con frecuencia las mas
importantes, porque virtualmente todas las
condiciones de servicio y la mayoŕıa de las
aplicaciones finales involucran algún grado
de solicitación mecánica.
La selección del grado adecuado para una
determinada aplicación se basa frecuente-
mente en la selección de propiedades mecáni-
cas tales como Resistencia al Impacto, Rigi-
dez y Resistencia a la Tracción.
Los valores de cartilla de las propieda-
des mecánicas de los plásticos se generan a
partir de ensayos realizados en un laborato-
rio bajo condiciones normalizadas, mientras
que en las aplicaciones prácticas, los mate-
riales no están sujetos a una deformación
simple y continua, además de estar someti-
dos a factores ambientales adversos.
Justamente a esto, se hace mención en
la parte que se describe la relación de las
propiedades mecánicas con la temperatura
y la velocidad de deformación.
2.1. Ensayo de Tracción
El ensayo de tracción se realiza para de-
terminar las propiedades de un material fren-
te a una solicitación axial positiva. Solicita-
ción que pretende estirar la probeta de en-
sayo
El fin del ensayo de tracción puede ser
determinar las propiedades de un material
o el comportamiento de un componente o
sistema completo frente a una solicitación
externa.
Como ejemplo está la norma ASTMD412,
es el estandar más común para la deter-
minación de las propiedades de tracción de
elastómeros termoplásticos y caucho vulca-
nizado, mide la elasticidad de un material
bajo deformación por tracción, aśı como el
comportamiento tras el ensayo cuando el ma-
terial deja de estar sometido a esfuerzo.
El estándar ASTM D412 se lleva a cabo
en una máquina de ensayo universal (tam-
bién llamada máquina de ensayo de trac-
ción) a una velocidad de ensayo de 500 ± 50
3
Figura 2: Ensayo de tracción
mm/min hasta que la probeta falla. Aunque
el estándar ASTM D412 mide una gran va-
riedad de propiedades de tracción distintas,
las siguientes son las más comunes:
Resistencia a la tracción: el máximo
esfuerzo de tracción aplicado en esti-
rar una probeta hasta su rotura.
Esfuerzo de tracción en un alargamien-
to dado: el esfuerzo necesario para es-
tirar la sección uniforme de una pro-
beta de ensayo hasta un alargamiento
dado.
Alargamiento máximo: el alargamien-
to en el que se produce la rotura al
aplicar el esfuerzo de tracción conti-
nuado.
Juego de tracción: la extensión restan-
te tras someter a una probeta a estira-
miento y permitir su retracción de un
modo especificado, expresado en for-
ma de porcentaje de la longitud origi-
nal.
Existe numerosa normativa internacio-
nal que define con detalle los parámetros del
ensayo, requisitos de la máquina de ensayo,cálculos a realizar sobre los valores obteni-
dos en el ensayo de tracción, etc.
En función del tipo de material, su pro-
ceso de fabricación, aplicación y condiciones
de trabajo, existe una normativa concreta:
Ensayo de metal:
ASTM E21: Métodos de prueba estándar
para ensayos de tracción a elevada tempera-
tura de materiales metálicos.
Figura 3: Máquina de ensayos de tracción
electromecánica
ASTM E8 / E8M: Métodos de prueba
estándar para las pruebas de tracción de
materiales metálicos
UNE-EN ISO 6892-1: Materiales metáli-
cos. Ensayo de tracción. Parte 1: Método de
ensayo a temperatura ambiente.
Ensayo de plásticos:
ASTM D882: Método de prueba estándar
para propiedades de tracción de láminas de
plástico finas.
UNE-ISO 5893: Aparatos de ensayo pa-
ra plásticos y caucho. Tipos para ensayos
4
de tracción, flexión y compresión (a veloci-
dad de desplazamiento constante). Especifi-
caciones.
EN 2561: Material aeroespacial. Plásti-
cos reforzados de fibra de carbono. Estrati-
ficados unidireccionales. Ensayo de tracción
paralelamente a la dirección de la fibra.
Ensayo de otros materiales:
UNE-EN ISO 12996: Uniones mecáni-
cas. Ensayos destructivos de uniones. Me-
didas de las probetas y procedimiento del
ensayo de resistencia a la cizalladura por
tracción de uniones simples.
2.2. Ensayo de Compresión
El ensayo de compresión se realiza para
determinar las propiedades de un material
frente a una solicitación axial negativa. Soli-
citación que pretende comprimir la probeta
de ensayo.
El fin del ensayo de compresión puede
ser determinar las propiedades de un mate-
rial o el comportamiento de un componente
o sistema completo frente a una solicitación
externa.
Es evidente que un ensayo de compre-
sión es diferente a su heterónimo el ensa-
yo de tensión. Y estas evidencias se carac-
terizan también en ciertas dificultades que
se pueden causar para tomar un ensayo de
compresión.
Dificultades como el no poder aplicar una
carga verdaderamente concéntrica coaxial.
Además, el carácter relativamente ines-
table en contraste con la carga tensiva, de-
bido a que existe siempre una tendencia al
Figura 4: Máquina de ensayo de materiales
de Ibertest
establecimiento de esfuerzos flexionantes ya
que el efecto de las irregularidades de ali-
neación accidentales dentro de la probeta se
acentúa a medida que la carga prosigue.
El ensayo de compresión se logra some-
tiendo una pieza de material a una carga en
los extremos que produce una acción aplas-
tante.
Con excepción de algunas piezas de en-
sayo arbitrariamente formadas, las probetas
son ciĺındricas oprismáticas en su forma y
desección transversal constante a lo largo
del tramo dentro del cual las mediciones se
toman.
Las probetas en compresión quedan li-
mitadas a una longitud tal que el flambeo
debido a la acción columnar no constituya
un factor.
Aśı (con ciertas excepciones), se hace un
intento para obtener una distribución uni-
forme del esfuerzo directo sobre secciones
cŕıticas normales a la dirección de la car-
ga.
Existe numerosa normativa internacio-
5
nal que define con detalle los parámetros del
ensayo, requisitos de la máquina de ensayo,
cálculos a realizar sobre los valores obteni-
dos en el ensayo de tracción, etc.
En función del tipo de material, su pro-
ceso de fabricación, aplicación y condiciones
de trabajo, existe una normativa concreta:
ASTM C109: Resistencia a compre-
sión de morteros de cemento con pro-
betas de 2”.
ASTM C349: Resistencia a compre-
sión de morteros de cemento usando
prismas partidos a flexión.
ASTM C39: Determinación de la re-
sistencia en ensayo de compresión de
probetas ciĺındricas de hormigón.
ASTM E − 9 : Ensayo de compresión
sobre materiales metálicos.
ASTM D−695: ensayo de compresión
sobre plásticos.
EN 196 − 1 : Resistencia mecánica de
cementos y morteros.
ISO 679 : Determinación de la resis-
tencia del cemento.
EN 12390 − 4: Caracteŕısticas de la
máquina de ensayo para determina-
ción de resistencia del hormigón.
2.3. Ensayo de Plegado
El plegado a temperatura ambiente es un
ensayo tecnológico derivado del de flexión,
se realiza para determinar la ductilidad de
los materiales metálicos (de él no se obtiene
ningún valor espećıfico).
Este ensayo mide la capacidad de la ba-
rra para doblarse hasta llegar a un doblez
de radio mı́nimo sin agrietarse.
Sirve para obtener una idea aproximada
sobre el comportamiento del acero a la fle-
xión o esfuerzo de doblado, necesaria para
prevenir roturas frágiles durante las mani-
pulaciones de doblado y transporte.
Se comienza el ensayo, colocando la pie-
za sobre dos apoyos, cuya separación está nor-
malizada. Se aplica luego una fuerza contro-
lada y que aumenta paulatinamente hasta
que la barra se dobla completamente o co-
mienzan a aparecer las primeras grietas.
Figura 5: Ensayo de plegado
El ensayo es solicitado por las especifica-
ciones en la recepción de aceros en barras y
perfiles, para la comprobación de la tenaci-
6
dad de los mismos y después de haber sido
sometido al tratamiento térmico de recoci-
do.
Si el ángulo de plegado es de 180o las
ramas se pondrán en contacto conforman-
do un plegado ”afondo”, si las ramas per-
manecen a una distancia L determinada, el
plegado se denomina ”sobrecalza”.
El ensayo dará resultado satisfactorio o,
en otras palabras, el material será aceptado
si “no presenta” sobre su parte estirada grie-
tas o resquebrajaduras a simple vista. En
caso contrario, el ensayo se considera nega-
tivo.
Las normativas mas utilizadas en este ti-
po de ensayo son las siguientes:
En madera:
ASTM D143: Desviaciones de flexión
con respecto al eje axial.
ISO 3133: Requisitos en la aplicación
de carga.
En metales:
ASTM E190: Requisitos para el ensa-
yo de doblado guiado para la ductili-
dad de las soldaduras.
AWS B4,0: Requisitos en las pruebas
mecanicas de soldaduras.
API 5L: Especificaciones para propie-
dades de tuberias.
2.4. Ensayo de Dureza
¿Cuál es la definición de ensayo de
dureza?
La aplicación del ensayo de dureza le
permite evaluar las propiedades de un ma-
terial, tales como su fuerza, ductilidad y re-
sistencia al desgaste. También le ayuda a
determinar si un material o el tratamiento
de un material es adecuado para el propósi-
to deseado.
El ensayo de dureza se define como üna
evaluación que permite determinar la resis-
tencia de un material a la deformación per-
manente mediante la penetración de otro
material más duro”.
No obstante, la dureza no es una pro-
piedad fundamental de un material. Sin em-
bargo, cuando se extraen conclusiones de un
ensayo de dureza, siempre se debe evaluar el
valor cuantitativo en relación con:
La carga aplicada en el penetrador
Un perfil de tiempo de carga espećıfico
y una duración de carga espećıfica
Una geometŕıa de penetrador espećıfi-
ca
¿Cómo se realizan los ensayos de
dureza?
Por lo general, un ensayo de dureza con-
siste en presionar un objeto (penetrador)
con unas medidas y una carga concretos so-
bre la superficie del material a evaluar.
La dureza se determina al medir la pro-
fundidad de penetración del penetrador o
bien midiendo el tamaño de la impresión de-
jada por el penetrador.
Los ensayos de dureza que miden la
profundidad de penetración de dicho
7
objeto son: Rockwell, ensayo de pe-
netración instrumentado, y dureza de
penetración de bola.
Los ensayos de dureza que miden el
tamaño de la impresión dejada por el
penetrador son: Vickers, Knoop y Bri-
nell
Selección del mejor método de en-
sayo de dureza
¿Cómo seleccionar el método del ensayo?
El ensayo de dureza elegido debeŕıa ba-
sarse en la microestructura por ej.: la homo-
geneidad del material que evalúe, aśı como
el tipo de material, el tamaño de la pieza y
su estado.
En todos los ensayos de dureza, el mate-
rial bajo la penetración debeŕıa ser represen-
tativo de la totalidad de la microestructura
(salvo que la tarea sea estudiar losdiferentes
componentes presentes en la microestructu-
ra).
Por consiguiente, si una microestructu-
ra es muy tosca y heterogénea, se necesi-
tará una impresión mayor que para un ma-
terial homogéneo.
Existen cuatro ensayos de dureza a des-
tacar, cada uno con sus respectivas ventajas
y requisitos. Existen diferentes estándares
para estos ensayos, que explican los procedi-
mientos y la aplicación del ensayo de dureza
en detalle.
Al seleccionar un método de ensayo de
dureza, es importante considerar lo siguien-
te:
El tipo de material que se someterá al
ensayo
Si es necesario cumplir alguna norma-
tiva concreta
La dureza aproximada del material
La homogeneidad/heterogeneidad del
material
El tamaño de la pieza
Si se necesita embutición
La cantidad de muestras que se some-
terá a un ensayo
La precisión necesaria del resultado
Los cuatro ensayos dedureza por pe-
netración más comunes
2.4.1. El ensayo de dureza Rockwell
Rockwell es un ensayo de dureza rápido
desarrollado para el control de producción,
que cuenta con una lectura directa de los
resultados y se utiliza principalmente con
materiales metálicos.
Figura 6: Ensayo de Rockwell
La dureza Rockwell (HR) se calcula mi-
diendo la profundidad de la penetración des-
pués de haber forzado un penetrador en un
material de muestra conforme a una carga
concreta.
8
Por lo general, se usa en geometŕıas de
muestras de mayor tamaño
Un .ensayo rápidoütilizado principal-
mente con materiales metálicos
Se suele utilizar en ensayos avanzados,
como el ensayo Jominy (extremo tem-
plado) (HRC).
2.4.2. El ensayo de dureza Vickers
Vickers es un ensayo de dureza para to-
dos los materiales sólidos, incluyendo los ma-
teriales metálicos.
La dureza Vickers (HV) se calcula mi-
diendo las longitudes diagonales causadas
por una penetración realizada al introducir
un penetrador piramidal de diamante con
una carga concreta en un material de mues-
tra.
El tamaño de las diagonales de la pene-
tración se lee ópticamente a fin de determi-
nar la dureza usando una tabla o fórmula.
Este ensayo de dureza se utiliza pa-
ra evaluar todos los materiales sólidos,
incluyendo los metálicos.
Es adecuado para un amplio rango de
aplicaciones.
Incluye un subgrupo de ensayos de du-
reza de soldaduras.
2.4.3. El ensayo de dureza Knoop
La dureza Knoop (HK) es una alterna-
tiva a los ensayos Vickers dentro del rango
de evaluación de microdureza.
Se utiliza básicamente para superar las
fracturas en los materiales quebradizos, y
para facilitar los ensayos de dureza en las
Figura 7: Ensayo de Knopp
capas finas.
El penetrador es un diamante piramidal
asimétrico, y la indentación se calcula mi-
diendo ópticamente la longitud de la diago-
nal larga.
Se usa para materiales duros y que-
bradizos, como la cerámica.
Está especialmente indicado para áreas
pequeñas y alargadas, como los recu-
brimientos.
2.4.4. El ensayo de dureza Brinell
Figura 8: Ensayo de Brinell
La penetración del ensayo de dureza Bri-
nell (HBW) deja una impresión relativamen-
te grande al utilizar la bola de carburo de
tungsteno. El tamaño de la penetración se
lee ópticamente.
Se utiliza para materiales con una es-
tructura de grano grande o irregular.
9
Se utiliza para muestras de gran ta-
maño.
Es idóneo para forjados y fundidos cu-
yos elementos estructurales son de gran
tamaño.
2.5. Ensayo de Fluencia
Se define que un material trabaja a fluen-
cia, comportamiento viscoelástico, cuando
experimenta alargamientos crecientes en fun-
ción del tiempo, aún para cargas aplicadas
constantes.
Los ensayos de fluencia se realizan para
analizar las caracteŕısticas resistentes de los
materiales en las condiciones que muestran
un comportamiento viscoelástico.
El comportamiento viscoelástico es ca-
racteŕıstico de materiales plásticos a tempe-
ratura, incluida el ambiente; y también ma-
teriales metálicos en ciertos rangos de tem-
peraturas.
El equipo de ensayo es, en consecuencia,
una máquina de ensayos de tracción provis-
ta de un horno, contenedor de la probeta,
con control de la temperatura de ensayo.
Como en el ensayo de tracción, deben
registrarse las deformaciones, DL, medidas
sobre la probeta, y además los tiempos trans-
curridos, te, en correspondencia con las de-
formaciones sufridas.
El ensayo de fluencia se realiza habitual-
mente según el procedimiento, que se co-
menta a continuación, que considera el ob-
jetivo de correlacionar deformaciones, DL,
y tiempos, t, para una carga, F , y tempera-
tura, T , constantes (CREEP).
Procedimiento de Fluencia (CREEP)
1. Marcar la longitud de la probeta con
dos granetazos separados l0mm.
2. Montar la probeta en las mordazas de
la prensa y en el interior del horno de
calentamiento.
3. Efectuar la elevación de temperatura
hasta alcanzar la temperatura de en-
sayo, Te.
4. Elevar la carga de la prensa hasta el
nivel requerido, Fi, en el que se obtiene
respuesta de fluencia en el material, y
mantener la carga hasta la fractura.
5. Registrar para cada ensayo la sucesión
de los valores de las variables Fi, ∆L,
Te y t.
6. Repetir el ensayo para otras combina-
ciones de las variables Te y Fi.
2.5.1. Ensayo de Relajaciones de Ten-
siones
Una alternativa del ensayo de fluencia
(CREEP) es cuando se investiga las corre-
laciones entre las tensiones y el tiempo para
una temperatura y velocidad de deforma-
ción constante, ∆L/L0 = cte.
Es el denominado ensayo de relajación
de tensiones (stress relaxation). En este su-
puesto, el ensayo se realiza de forma similar
a la fluencia, sustituyendo a partir del pun-
to 4, en la siguiente forma:
1. Elevar la carga de la prensa hasta el
nivel requerido y variando de modo
que se consiga la velocidad de defor-
mación prefijada.
10
2. Registrar en cada ensayo los valores
de las variables Fi, ∆ L, Te, t y dl’ =
d∆L/dt = cte.
Sobre Ensayos de Fluencia
Correlación tensión-deformación en fluen-
cia.
Analizamos gráficamente la correlación
entre las tensiones, Σ, y los alargamientos,
ε, Te constante, durante todo el proceso del
ensayo y comparamos con la correlación ob-
tenida F − ∆L.
En el ensayo de tracción anterior pode-
mos establecer la correlación gráfica σ − ε
haciendo uso de las expresiones del ensayo
de tracción, es decir:
ε = F/S0 = 1200/78,5 = 16
ε = ∆L/L0100 = 0,5∆L%
lo que significa una deformación creciente
continuamente con valores máximos:
εa = 0,5x23 = 11,5 %
εb = 0,5x40 = 20 %
εc = 0,5x56 = 28 %
La comparación cualitativa con los dia-
gramas σ − ε del ensayo de tracción, nos
permite observar:
1. El arranque de la curva a partir del
σ = 0 prácticamente es de 90◦ cuan-
do en el ensayo de tracción existe una
pendiente E = σ/ε , módulo de elasti-
cidad, dando una respuesta lineal. En
fluencia no existe periodo elástico.
2. A partir de la subida brusca, las ten-
siones permanecen invariantes para ca-
da nivel de temperaturas, zona pla-
na del diagrama, registrándose alarga-
mientos crecientes en el tiempo.
En el diagrama de tracción, en el de-
nominado periodo plástico, las tensio-
nes, σ, crećıan con los alargamientos,
ε, lo que era manifestación de un pro-
ceso de endurecimiento.
En fluencia están inhibidos los pro-
cesos de endurecimiento. El periodo
denominado secundario muestra inva-
rianza de las tensiones requeridas pa-
ra proseguir el proceso de deformación
con gradiente constante.
3. A partir de los puntos señalados en la
figura, aparece la irreversibilidad del
proceso pues la carga F requerida pa-
ra seguir la fluencia es menor.
Se debe, como en el caso del ensayo de
tracción, a la localización de la fluen-
cia en un punto con la disminución en
mayor grado de la sección resistente
hasta producirse la rotura.
El punto b de inflexión, como el m del
ensayo de tracción, indica el inicio de
la ruina total de la probeta. Es el pe-
riodo terciario.
Aplicabilidad de la fluencia a los
materiales en ser vivo
La posibilidad de aplicar materiales a
servicios con temperaturas en quese mues-
tre la fluencia implica admitir deformacio-
nes permanentes e que serán crecientes por
el tiempo de servicio de la pieza, pues al
11
no disponer de periodo elástico no podemos
aplicarlos a temperaturas de fluencia bajo
las hipótesis de elasticidad, modelos elásti-
cos.
En fluencia la aplicabilidad de los mate-
riales en servicio exige admitir deformacio-
nes permanentes.
2.6. Ensayo de impacto
La resiliencia es una propiedad de los
materiales que se mide mediante los ensayos
de impacto (por el método Izod o el péndulo
de Charpy).
Se obtiene aśı un valor que nos indica de
qué tan frágil es un material o qué resisten-
cia tiene este a los impactos.
La resiliencia se expresa en Julios por
metro cuadrado: J/m2 (Sistema Internacio-
nal de Unidades) o kgf m/cm2.
El péndulo de Charpy es un péndulo idea-
do por Georges Charpy que se utiliza en en-
sayos para determinar la tenacidad de un
material.
Se trata de un ensayo realizado a una
probeta entallada y que es ensayada a fle-
xión en 3 puntos mediante el impacto pro-
ducido por un péndulo.
El péndulo cae sobre el dorso de la pro-
beta y la fractura. La diferencia entre la al-
tura inicial del péndulo (h) y la final tras el
impacto (h’) permite medir la enerǵıa absor-
bida en el proceso de fracturar la probeta.
En estricto rigor se mide la enerǵıa ab-
sorbida en el área debajo de la curva de car-
ga, desplazamiento que se conoce como re-
siliencia.
De similar manera se tiene el ensayo de
Izod, que es un tipo de ensayo destructivo
dinámico de resistencia al choque que utili-
za un péndulo de Charpy como herramien-
ta, también para medir la tenacidad de un
material, obteniendo información sobre su
resiliencia.
El ensayo consiste en romper una probe-
ta de sección cuadrangular de 10x10mm a
través de tres entalladuras que tiene situa-
das en distintas caras.
El procedimiento se repite para cada en-
talladura. La resiliencia se obtiene de la me-
dia de los datos obtenidos en los tres pasos.
El ensayo Izod difiere del ensayo de Charpy
en la configuración de la probeta entallada.
Ensayos de impacto con péndulos
Se distingue entre 4 métodos normaliza-
dos:
Ensayo Charpy (ISO 179-1, ASTM D
6110)
Ensayo Charpy instrumentado (ISO 179-
2)
Ensayo Izod (ISO 180, ASTM D 256,
ASTM D 4508) y de impacto de la
viga en voladizo sin entalla, ’unnot-
ched cantilever beam impact’, (ASTM
D 4812)
Ensayo tracción por impacto (ISO 8256
y ASTM D 1822)
Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN
53435)
Diferencias entre ISO y ASTM en
ensayos de impacto:
12
Figura 9: Charpy
De acuerdo con ISO, un martillo se pue-
de emplear en un rango del 10 al 80 % de su
enerǵıa potencial nominal. ASTM permite
hasta un 85 %.
La diferencia principal entre ISO y ASTM
reside en la selección del tamaño del marti-
llo.
Según ISO, hay que emplear siempre el
martillo más grande posible, a pesar de que
la cobertura de rangos es a veces mı́nima.
Esta exigencia se basa en el supuesto de que
la pérdida de velocidad al romper la probe-
ta se tiene que mantener en un mı́nimo.
El martillo estándar descrito en ASTM
tiene una enerǵıa potencial nominal de 2, 7
julios, todas las demás magnitudes se obtie-
nen multiplicando por dos. En este caso, se
ha de seleccionar el martillo más pequeño
del rango para el ensayo.
Comparativa de métodos de ensayo
con péndulos de impacto
Ensayo de flexión por impacto Charpy
(ISO 179-1. ASTM D 6110)
Dentro de la norma ISO 10950-1 para va-
lores caracteristicos de punto único, al méto-
do de angayo pratenido en Charpy da acuer-
do con la norma ISO 179-1. Para ello, al en-
sayo se realiza preferiblemente en probetas
no entalladas con impacto en el lado anta-
llado .
Si la probeta no se rompe en esta con-
figuración, el ensayo se realiza con proba-
tas antalladas, aunque en este caso, aunque
los resultados no son directamente compa-
rables.
Si con probetas entalladas todav́ıa no se
llega a la rotura de la probeta, se aplicar el
método de tracción por impacto
Ventajas del ensayo de impacto Charpy
El ensayo Charpy en comparación con
el miedo 1700, tiene una amplia gama de
aplicaciones y es la más adecuada para el
ensayo de materiales que presentan rotura
por cizallamiento interlaminar a efectos de
superficie.
Además, el método Charpy ofrece venta-
jas en los ensayos a baja temperatura, por-
que los apoyos de la probeta se encuentran
mas alejados de la antalladura y evitan, de
este modo, una rapida transmisión de calor
a las partes cŕıticas de la probeta
Ensayo de flexión por impacto Charpy
(ISO 179-21)
Al registrar la curva temporal de farza
se puede obtener un diagrama da fuerad-
recorrido de excelente precisión, mediante la
doble integración con la aplicación de una
Tecnologia de medición de máxima calidad.
Los datos adquiridos se pueden emplear
de distintas maneras:
13
Valores caracteŕısticos adicionales, que
permiten una mejor comprensión del
comportamiento del material.
Valores caracteŕısticas de mecnica de
la fractura.
Determinación automática del tipo de
fractura, independiente del usuario a
partir del desarrollo de la curva en el
diagrama de fuerza desplazamiento.
Las curvas de los valores de medición
muestran siempre oscilaciones caracteŕısti-
cas. Se trata de oscilaciones de la probeta,
cuya frecuencia este relacionada a nivel vi-
bracional con la geometŕıa de la probeta,
sus dimensiones y el valor del modulo del
poĺımero.
Otra gran ventaja de la instrumentación
en el amplio rango de medición. A diferen-
cia de los péndulos de impacto direccionales,
en este caso, como en electrónica de medi-
ción permite medirlas a partir de 1/100 de la
fuerza laminal, el trama final de la enerǵıa
de impacto medible se determina general-
mente a través de la duración del ensayo y
de la duracion y de la frecuencia mural de
los elementos de medición.
De este modo es posible cubrir todo el
rango de medición descrita en la 1S0199 −
2 puede hacer martillos de péndulo instru-
mentados: Un péndulo instrumentado pa-
ra velocidades de impacto de 2, 7m/s y un
péndulo de 50pm una velocidad de impacla
de 3,5 m/s. De acuerdo con este método,
también se realizan puebas instrumentadas
con el método lody nenos de tracción por
impacto.
Ensayo de flexión según el método Izod
(ISO 180, ASTM D256, ASTM D4508, ASTM
Figura 10: Gráfica de Charpy
D4812)
Para las normas ASTM es habitual tra-
bajar según el método Izod, establecido en
la norma ASTM D 250. En este caso, se
ensayan siempre probetass entalladas. Un
método de aplicación menos común es el
impacto de la viga en voladizo sin entalla
del Ingles, ünmatched cantilever beam im-
pact”) descrito en la norma ASTM D4012.
Parecido al método Izod, pero con pro-
betas sin entallar. En el caso de que solo se
puedan producir probetas pequeñas, se pue-
de proceder por el método Çhip-Impact”, de
acuerdo con la ASTM D4508, el homólogo
al ensayo de flexión por impacto Dynotot.
3. Error y reproducibili-
dad en la medición
Repetibilidad
Un componente del error aleatorio o va-
riabilidad del sistema de medición.
Es la variación de las mediciones obteni-
das con un sistema de medición cuando se
usa varias veces por un usuario, midiendo la
14
misma caracteŕıstica y sobre la misma pieza.
La repetibilidad es la variación de los re-
sultados de varias mediciones obtenida con
intentos sucesivos (en un corto plazo) y ba-
jo condiciones de medición definidas y esta-
blecidas (el mismo evaluador, la misma ca-
racteŕıstica, el mismo método, igual medio
ambiente, sin cambiar el ajuste y la misma
pieza).
Esta es la variación o habilidad inherente
del equipo mismo. Repetibilidad es comúnmen-
te referida como la variación del equipo (V E).
De hecho, repetibilidad es una variación de
causa común (error aleatorio) de intentos
sucesivos y bajo condiciones definidas de me-
dición.
Las posibles causas para una repetibili-
dad deficiente son:
Dentro de la pieza (muestra): forma,
posición, acabado en la superficie,con-
sistencia de la muestra.
Dentro del instrumento: reparación, mon-
taje, falla en el equipo o dispositivo,
calidad o mantenimiento deficiente.
Dentro del patrón: calidad, clase, mon-
taje.
Dentro del método: variación en ajus-
te, técnica, restablecimiento a cero, fi-
jación, sujeción, densidad de punto.
Dentro del evaluador: técnica, posición,
falta de experiencia, habilidad de ma-
nejo o entrenamiento y fatiga.
Dentro del medio ambiente: fluctua-
ciones de ciclo corto en temperatura,
humedad, vibración, iluminación, lim-
pieza.
Violación a algún supuesto – estable,
operación apropiada.
Falta de robustez en el diseño del ins-
trumento o método, uniformidad defi-
ciente.
Instrumento de medición equivocado
para la aplicación. Distorsión de siste-
ma de medición o de la pieza, falta de
rigidez.
Aplicación, tamaño de la pieza, posi-
ción, error de observación (facilidad de
lectura, paralelismo).
Figura 11: Vector de Repetibilidad
Reproducibilidad
Otro componente del error aleatorio o
variabilidad del sistema de medición.
La reproducibilidad (comúnmente referi-
do como VO – Variación de los Operadores)
es la variación en el promedio de las me-
diciones hechas por diferentes evaluadores
usando el mismo sistema de medición cuan-
do se mide la misma caracteŕıstica y sobre
la misma pieza.
Esto a menudo es importante para ins-
trumentos manuales influenciados por la ha-
bilidad del operador.
15
Sin embargo, para procesos de medición
donde el operador no es una fuente princi-
pal de variación (ej., sistemas automatiza-
dos) los errores de reproducibilidad son pe-
queños o no existen.
En general también se puede definir la
reproducibilidad como la variación de los
promedios entre dos series de mediciones en
las cuales se cambia piezas, instrumentos,
condiciones ambientales, métodos o patro-
nes.
Fuentes potenciales de errores en la re-
producibilidad incluyen:
Entre las piezas (muestras): el prome-
dio de las diferencias cuando se miden
tipos de piezas A, B, C, etc. Usan-
do el mismo instrumento, operadores
y método.
Entre instrumentos: el promedio de las
diferencias usando instrumentos A, B,
C, etc. Para las mismas piezas, ope-
radores y medio ambiente. NOTA: en
el estudio de error de reproducibili-
dad, éste a menudo se confunde con
el método y/u operador.
Entre patrones: la influencia promedio
de los diferentes patrones de ajuste en
el proceso de medición.
Entre métodos: el promedio de las di-
ferencias causado por cambiar las den-
sidades de punto, sistemas manuales
vs automatizados, restablecimiento a
cero, métodos de sujeción, etc.
Entre evaluadores (operadores): la di-
ferencia promedio entre operadores A,
B, C, etc. Causada por entrenamien-
to, técnica, habilidades y experiencia.
Este es un estudio recomendado para
calificación del producto y el proceso
y con un instrumento de medición ma-
nual.
Entre el medio ambiente: la diferencia
promedio en las mediciones en el tiem-
po 1, 2, 3, etc. Causado por ciclos am-
bientales; este es el estudio más común
para sistemas altamente automatiza-
dos en la calificación del producto y el
proceso.
Falta de robustez en el diseño del ins-
trumento o método.
Efectividad en el entrenamiento del ope-
rador
Aplicación – tamaño de la pieza, po-
sición, error de observación (facilidad
de lectura, paralelismo).
Figura 12: Vector de Reproducibilidad
Antes de iniciar estos estudios de-
be estar asegurada la resolución ade-
cuada y la estabilidad del sistema de
medición.
El R&R, de un sistema de medición, es
un ensayo destinado a obtener un estimati-
vo de la variación combinada de la repetibi-
lidad y la reproducibilidad.
Establecido de otra manera, el R&R o
RRG es la varianza e igual a la suma de las
varianzas dentro y entre los sistemas.
El R&R sobre calibres por variables pue-
de ser ejecutado usando diferentes técnicas.
16
Tres métodos aceptables son los más comu-
nes. Estos son:
Método de los Rangos
Método de los Promedios y Rangos
Método de ANOVA.
Método de los Rangos
El método de rangos es un estudio de
medios de control por variables modificado
el cual ofrece una aproximación rápida de la
variabilidad de las mediciones.
Este método ofrece como dato final un
valor de variabilidad total. No secciona la
variabilidad en repetibilidad y reproducibi-
lidad.
Es t́ıpicamente usada como un chequeo
rápido para verificar que la R&R no haya
cambiado.
Este método utiliza t́ıpicamente 2 eva-
luadores y 5 piezas para el estudio. En este
estudio, ambos evaluadores miden cada pie-
za una a la vez.
Luego, se calcula el rango para cada pie-
za (ri) como la diferencia absoluta entre la
medición obtenida por el evaluador A y la
medición obtenida por el evaluador B.
Posteriormente se calcula el promedio de
estos cinco rangos (R). La variación total
(VT) es encontrada multiplicando el pro-
medio de los rangos por 5,04 para expandir
la variabilidad a un porcentaje de confianza
del 99,73 % para 2 operadores y 5 piezas.
Este estudio tiene la desventaja de no
dar las componentes de la variabilidad y por
lo tanto con este dato es dif́ıcil realizar me-
joras al equipo.
La ventaja de este método es que utiliza
pocos recursos y puede ser realizado directa-
mente por los operadores regularmente para
verificar que el medio de control se mantie-
ne en condiciones con respecto a la variabi-
lidad.
Método de los Promedios y Rangos
El método de los promedios y rangos es
un enfoque el cual ofrece un estimativo de
la repetibilidad y reproducibilidad para un
sistema de medición.
A diferencia del método de rangos, este
enfoque permite que la variación del sistema
de medición sea seccionada en dos compo-
nentes por separado, repetibilidad y repro-
ducibilidad.
Si embargo, la variación debida a la in-
teracción entre el evaluador y las piezas no
es tomada en cuenta para el análisis.
Aunque el número de evaluadores, inten-
tos y piezas puede variar, la discusión sub-
siguiente representa las condiciones óptimas
para conducir el estudio.
4. Fracturas Mecánicas
Podemos definir a las fracturas como la
culminación del proceso de una deformación
plástica. En general, se manifiesta como la
separación o fragmentación de un sólido en
dos o más partes dada la acción de un de-
terminado estado de cargas.
La mecánica de fracturas considera el
17
efecto de los defectos semejantes a fisuras,
en micro y macro escala, sobre la integridad
estructural.
Se basa en la suposición de que fisuras
o defectos semejantes a figuras están incial-
mente presentes, o podŕıan desarrollarse du-
rante el servicio.
El concepto básico de la mecánica de
fractura es relacionar las condiciones de car-
ga aplicadas en la estructura fisurada y la
resistencia del material al crecimiento de fi-
sura y fractura.
La falla ocurrirá si la resistencia del ma-
terial a la fractura, con la presencia de una
fisura aguda, es menor que las condiciones
tensión-deformación impuestas por las con-
diciones de carga y geometŕıa.
El origen del estudio de la mecánica de
fracturas está basado en el trabajo de Grif-
fith e Irwin, quienes estudiaron los porble-
mas de rotura que involucran fisuras, de una
manera cuantitativa.
Las principales áreas de estudio de la
mecánica de fracturas relacionan las propie-
dades de los materiales, los defectos presen-
tes y las tensiones actuales.
Factores como la tenacidad del material,
las condiciones operativas, condiciones de
carga y la geome´tria del componente go-
biernan la selección del análisis apropiado.
Se han desarrollado diferentes paráme-
tros que caracterizan las condiciones en el
extremo de la fisura, para cada una de las
tres categoŕıas en que se divide la mecánica
de fracturas:
Mecánica de Fractura Elástica Lineal
(LEFM).
Mecánica de Fractura Elasto-Plástica
(EPFM).
Mecánica de Fractura dependiente del
tiempo, sometido a alta temperatura
(HTTDFM).
Cualquier movimiento relativo de las su-
perficices de una fisura puedeobtenerse co-
mo una combinación de tres movimientos
básicos o modos de apertura, es decir, exis-
ten tres diferentes modos de carga en un
cuerpo fisurado:
1. Apertura; el cuerpo fisurado se carga
con tensiones normales.
2. Deslizamiento o corte plano; el despla-
zamiento de la superficie de la fisura
de encuentra en el plano de fisura y es
perpendicular al borde principal de la
fisura.
3. Rasgado; causado por corte fuera de
plano, el desplazamiento de las super-
ficies de la fisura se encuentran en el
plano de fisura y es paralelo al borde
principal de la fisura.
Figura 13: Los tres modos t́ıpicos de fractu-
ra.
5. Ensayo de Fatiga
En ciencia de materiales, la fatiga de ma-
teriales se refiere a un fenómeno en donde la
18
rotura de estos bajo repetidas fuerzas apli-
cadas sobre el material se producen ante
cargas inferiores a las cargas estáticas que
produciŕıan la rotura.
Un ejemplo de ello es un alambre, si se
flexiona repetidas veces se rompe con facili-
dad, pero la fuerza que debe aplicarse para
romperlo en una sola flexión es muy grande.
La fatiga es una forma de rotura que
ocurre en estructuras sometidas a tensiones
dinámicas y fluctuantes como puentes, au-
tomóviles, aviones, etc.
Su principal peligro es que pueden ocu-
rrir a una tensión menor que la resistencia a
tracción o el ĺımite elástico para una carga
estática, y aparecer sin previo aviso, causan-
do roturas de gran impacto.
Es un fenómeno muy importante, ya que
es la primera causa de rotura de los ma-
teriales metálicos además de que también
está presenten en poĺımeros y cerámicos.
Los resultados de los estudios estructu-
rales, estáticos y dinámicos, lineales y no
lineales se usan como los datos básicos de
partida para definir el estudio de la fatiga.
Un ensayo de fatiga es aquel en el que
la pieza está sometida a esfuerzos variables
en magnitud y sentido, que son repetidos a
cierta frecuencia.
Muchos de los materiales, especialmente
los utilizados en construcción de máquinas
o estructuras, se someten a estos esfuerzos.
Si a un material se le aplican tensiones
ćıclicas de tracción, compresión, flexión, tor-
sión, etc., comenzaremos a medir los valores
de los esfuerzos a los que se encuentra so-
metido el material.
La técnica de la probeta de rotación en
flexión con la máquina de Moore es la prue-
ba mejor conocida; con esta se vigila y su-
pervisa el crecimiento de la grieta por fatiga.
En su funcionamiento, un motor eléctri-
co hace girar un espécimen ciĺındrico, nor-
malmente a 1800 RPM o superior, mientras
un contador simple graba el número de ci-
clos; las cargas con aplicadas en el centro de
espécimen con un sistema de rotación.
Maneja además un interruptor, que de-
tiene la prueba en el momento en que se
causa la facvtura y los pesos descienden.
Los pesos producen un momento que cau-
sa la flexión del espécimen en su centro. En
la superficie superior del espécimen se en-
cuentran las fibras en tensión, y en la su-
perficie inferior están en compresión; ambas
superficies son alternadas de forma ćıclica,
debido a la rotación a la que es sometido el
material.
Figura 14: Mecanismo para prueba de fati-
ga.
Fases de un ensayo por fatiga
1. Iniciación: Una o más grietas se desa-
rrollan en el material, por lo general
ocurren alrededor de alguna fuente de
19
concentración de tensión y en la su-
perficie exterior donde las fluctuacio-
nes de tensión son más elevadas.
La aparición de las grietas se puede
deber a muchas razones: imperfeccio-
nes en la estructura microscópica del
material, ralladuras, arañazos, mues-
cas y entallas causados por las herra-
mientas de fabricación o medios de ma-
nipulación.
En materiales frágiles el inicio de grie-
ta puede producirse por defectos del
material (poros e inclusiones) y dis-
continuidades geométricas.
2. Propagación: Alguna o todas las grie-
tas crecen por efecto de las cargas.
Además, las grietas generalmente son
finas y de dif́ıcil detección, aún cuan-
do se encuentren próximas a producir
la rotura de la pieza.
3. Rotura: La pieza continúa deteriorándo-
se por el crecimiento de la grieta que-
dando tan reducida la sección neta de
la pieza que es incapaz de resistir la
carga desde un punto de vista estáti-
co produciéndose la rotura por fatiga.
6. Envejecimiento acelera-
do
El envejecimiento acelerado es un proce-
so artificial donde la establece la vida últil
de un producto utilizando condiciones agra-
vadas de calor, humedad, luz solar, etc., con
el propósito de acelerar el proceso normal de
envejecimiento.
Este proceso proporciona datos muy re-
levantes que se utilizan para la mejora en la
fabricación de los plásticos, pinturas, texti-
les y en general de cualquier recubrimiento
que esté a la interperie.
Se basa en la suposición de que las reac-
ciones qúımicas involucradas en el deterioro
de los materiales y sus propiedades siguen
la función de Arrhenius.
Esta función manifiesta que un aumen-
to o disminución de 10◦C en la temperatura
de un proceso homogéneo resulta en cam-
bios de aproximadamente 2 − 2,5 tiempos
en la velocidad de la reacción qúımica.
Figura 15: Ejemplificación de una cámara
de envejecimiento acelerado.
Muchos de los ensayos se realizan en cáma-
ras climáticas que simulan una amplia gama
de escenarios, ya sea combinando varios fac-
tores ambientales entre śı o de forma aisla-
da, entre los más comunes están:
20
Por radiación: La pruebas más habi-
tuales son las que estudian el proceso
de envejecimiento durante su exposi-
ción a la luz mediante cantidades con-
troladas de radiación ultravioleta.
También se realizan este tipo de en-
sayos para comprobar los efectos de
radiaciones ionizantes.
Por temperatura: Consiste en situar
los materiales en cámaras térmicas que
inducen temperaturas concentras, tan-
to de forma constante como con cam-
bios bruscos.
Como norma general, se estudian los
rangos térmicos que cada sustancia de-
be soportar en función de su ubicación
geográfica y funcional.
Por humedad: Miden la acción corro-
siva del agua en sus distintas fases y
formas, ya sean naturales o artificiales,
teniendo en cuenta factores relevantes
como la humedad relativa del aire y su
salinidad.
Entre los métodos con los que suelen
llevarse a cabo estos ensayos destacan
las diferentes modalidades de ensayos
de corrosión.
Por gases contaminantes: Este tipo de
pruebas analizan la acción de los gases
presentes en el medio ambiente, inclui-
dos los que se generan por la contami-
nación de las ciudades.
De este modo, se hacen estudios con
O3, Cl2 y otros gases corrosivos como
el H2S, SO2 y el NO2.
Por erosión: Se trata de situar las mues-
tras en un entorno con aire cargado de
part́ıculas abrasivas, lo cual sirve para
medir el desarrollo de la erosión so-
bre la superficie de los materiales que
deben permanecer al aire libre o en lu-
gares con condiciones ambientales exi-
gentes.
7. Pruebas mecánicas en
Nanotecnoloǵıa
Sabemos que cuando se manipula la ma-
teria a escala nanométrica, presenta fenóme-
nos y propiedades totalmente nuevas; por lo
tanto, es comı́un escuchar la nanotecnoloǵıa
para la śıntesis de materiales poco costosos
con propiedades únicas.
Aceros
Se analizan aplicaciones de nanotecnoloǵıa
a aceros con modificaciones parciales en los
procesos de producción.
Aceros nanobaińıticos: Al someter ace-
ros de alto carbono y alto silicio a un
enfriamiento lento se obtienen micro-
estructuras consistente de placas de
ferrita baińıtica de 20−40 nm de espe-
sor separadas por capas de austenita
residual, con alta resistencia a la trac-
ción y alta ductilidad.
Esta estructura se conoce como nano-
bainita, y a los aceros que la poseen,
aceros nanobaińıticos o superbaińıti-
cos.
21
A pesar de que estas caracteŕısitcas
han sido reveladas en investigaciones,
todav́ıa no se entiende bien el efecto
sobre las propiedades mecánicas.
Aceros microaleados: Sus propiedades
mecánicas son más elevadasque las
correspondientes a aceros al carbono
equivalente. El endurecimiento por la
precipitación de carbonitruros es res-
ponsable por este incremento en las
propiedades.
A medida que los precipitados forma-
dos son más pequeños, mayor es el en-
durecimiento experimentado.
Aceros con nanocementita: Procuran-
do eliminar la necesidad de microale-
nantes, se ha estudiado la posibilidad
de obtener cementita a escala nano,
mediante enfriamiento rápido, aportan-
do endurecimiento a un menor costo.
Poĺımeros
Las aplicaciones de la nanotecnoloǵıa han
demostrado un crecimiento notable en los
últimos años.
Por ejenmplo, en avances para procesos
donde se pueda controlar la estructura del
recubrimiento a nanoescala.
Las nanopart́ıculas se pueden incorporar
en revestimientos poliméricos para perimitir
una mejora significativa en las propiedades
como resistencia al rayado, a los rayos UV,
conductividad, etc.
Una variedad de nano-cargas se están in-
corporando en materiales poliméricos para
mejorar las propiedades del material y están
reemplazando cada vez más a los revesti-
mientos tradicionales en muchas aplicacio-
nes comerciales.
Los rellenos se usan para mejorar las pro-
piedades mecánicas de los poĺımeros. Sin em-
bargo, las cargas convencionales de tamaño
micro provican efectos adversos sobre la re-
sistencia y la ductilidad.
La introducción de nanopart́ıculas abre
una oportinidad para que la industria de
poĺımeros mejore las propiedades más allá del
os ĺımites alcanzables por la adición de mi-
cropart́ıculas.
Los nanocompuestos basados en poĺıme-
ros exhiben propiedades mecánicas, térmi-
cas y de barrera mucho mejores que los com-
puestos fabricados por poĺımeros y los relle-
nos convencionales correspondientes.
La adición de nanopart́ıculas no tiene
efectos negativos sobr las propiedades del
poĺımero y a menudo una mejora drástica en
las pripiedades es alcanzable solo añadiendo
una pequeña cantidad.
Como vimos anteriormente, la nanotec-
noloǵıa abre un nuevo camino a la ciencia
de los materiales, ya que presenta mejoras
altamente significativas en las propiedades
de los mismos.
El acero y los poĺımeros son dos pequeños
ejemplos de lo que esta ciencia mutidiscipli-
naria puede hacer cuando es sometida a tra-
tamientos.
22
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	ASTM
	Propiedades de los materiales
	Ensayo de Tracción
	Ensayo de Compresión
	Ensayo de Plegado
	Ensayo de Dureza
	El ensayo de dureza Rockwell
	El ensayo de dureza Vickers
	El ensayo de dureza Knoop
	El ensayo de dureza Brinell
	Ensayo de Fluencia
	Ensayo de Relajaciones de Tensiones
	Ensayo de impacto
	Error y reproducibilidad en la medición
	Fracturas Mecánicas
	 Ensayo de Fatiga
	Envejecimiento acelerado
	Pruebas mecánicas en Nanotecnología
	Referencias