diagramas tensión-compresión

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Diagramas de tensión- compresión 
 
 
 
 
Materia: MECHANICAL PROPERTIES OF NANOSTRUCTURED 
MATERIALS 
 
 
 
Docente: Dr. Arturo Méndez López 
 
 
 
Alumna: Sofía Nava Coronel 
 
 
Maestría en Ciencias con línea terminal en Nanotecnología 
 
 
 
Maravatío, Michoacán, a 07 de septiembre del 2020 
 
 
 
Introducción 
 
La estructura de los materiales sólidos varía desde sistemas cristalinos simples a 
algunos muy complejos, incluso a sólidos amorfos, el acomodo atómico es el que 
define las propiedades físicas de un material (Días Del Castillo Rodríguez, 2015). 
Es una característica fundamental en el estudios de los materiales sólidos y sus 
propiedades, el acomodo de la estructura atómica permite incluso predecir algunas 
propiedades de los materiales. Existen alrededor de 14 arreglos cristalinos posibles 
de los materiales; sin embargo, sólo algunos son más comunes en ciertos tipos de 
materiales, por ejemplo para los metales es común encontrar seis posibles arreglos, 
la periodicidad del acomodo de estos es lo que permite el arreglo en el espacio, de 
los materiales y con ello conseguir las propiedades intrínsecas, es por ello que a 
estos arreglos mejor conocidos como “celdas unitarias” se identifiquen como 
bloques de construcción del material en cuestión (Días Del Castillo Rodríguez, 
2015). 
Por lo tanto, el volumen de un material está constituido por el ordenamiento infinito 
de estas celdas unitarias, teniendo cada una alrededores idénticos con cualquier 
otro punto, generando una red espacial (Días Del Castillo Rodríguez, 2015). 
Los sistemas cristalinos descritos por Bravais, es lo que permite clasificar a los 
materiales, además de entender el comportamiento de la estructura y las 
propiedades propias del material (Días Del Castillo Rodríguez, 2015). 
La tabla 1 contiene a las 7 clasificaciones generales de los sistemas cristalinos que 
conforman a los materiales propiamente cristalinos; así como el tipo de celda que 
pertenece a la clasificación, indicando también las características de los ejes 
existentes y el valor de los ángulos que se forman entre estos ejes de la celda 
unitaria (Días Del 
Castillo Rodríguez, 
2015). 
Como se ha 
mencionado 
anteriormente, para 
los materiales 
metálicos es posible 
encontrar que las 
celdas unitarias 
tengan seis posibles 
Tabla 1.- Sistemas cristalinos 
 
arreglos, los cuales se muestran 
en la Ilustración 1, siendo las 
celdas unitarias cúbica centrada 
en el cuerpo y cúbica centrada en 
las caras, las dos más 
importantes en los metales (Días 
del Castillo- Rodríguez, 2019). 
La conservación de la estructura 
cristalina depende de factores 
externo también, como la 
temperatura y la presión. Y 
debido a estos cambios los 
materiales pueden existir en 
arreglos cristalinos distintos, a 
esto se le conoce como 
alotropía o polimorfismo, 
cuando las temperaturas son 
demasiado elevadas, antes de hacer un 
cambio de fase, el efecto de la temperatura 
puede incurrir en la dilatación del material, 
una ligera modificación de las estructuras 
cristalinas (Irmen Houbaert, 1979). 
El hierro es un ejemplo claro de estos 
cambios debido a la temperatura, y gracias 
a estos cambios es que el material obtiene 
propiedades mecánicas distintas. A 
temperaturas menores a 910 °C, los átomos 
de hierro se encuentran en los puntos de 
una red espacial cúbica centrada en el 
cuerpo, pero si el hierro se calienta por 
encima de esta temperatura, los átomos se 
encontrarías en los puntos de una red 
cristalina cúbica centrada en las caras. Al 
calentar al hierro hasta una temperatura 
que sobrepase los 1400 °C entonces se 
produce un segundo cambio a una 
estructura cúbica centrada en el cuerpo, tal 
como se representa en la Ilustración 2 (Irmen Houbaert, 1979). 
Ilustración 1.- Esquema representativo de las seis celdas 
unitarias más importantes en los metales: a) Cúbica de cuerpo 
centrado, b) Cúbica de caras centradas, c) Tetragonal de cuerpo 
centrado, d) Ortorrómbica de caras centradas, e) Hexagonal 
simple y f) Romboédrica. 
 
Ilustración 2.- Rangos de temperatura en los cuales las 
formas alotrópicas del hierro existen en condiciones de 
equilibrio 
 
 
Además del fenómeno de alotropía, existen otras interacciones entre la temperatura 
y comportamiento físico-químico de los metales. La difusión es una de ellas, donde 
se hace un transporte de una materia a través de la materia, por ejemplo, la 
cementación del acero, técnica para lograr endurecimiento superficial y consiste en 
la exposición de una pieza de acero carburizante, es decir, que sea capaz de 
depositar carbono en forma elemental en la superficie del metal, a mayor 
temperatura, mayor difusión (Irmen Houbaert, 1979). 
La termofluencia es otro tipo de interacción, donde se da una deformación de tipo 
plástico, no recuperable, que ocurre a temperaturas relativamente altas y esfuerzos 
mecánicos bajos. Con mayor temperatura también hay mayor tendencia a la 
termofluencia. Además de las interacciones se pueden realizar las transformaciones 
del metal, éstas se logran con la variación de la temperatura, por ejemplo, se puede 
pasar de líquido a sólido, solidificación. Es necesario el movimiento de los átomos 
para que se puedan formar las nuevas fases y nuevas estructuras del material 
(Irmen Houbaert, 1979).