Ensayos Mecánicos en Materiales Metálicos

Ensayo de Tracción

Se realiza con una prensa hidráulica que, de modo controlado y preciso, estira una probeta de acero hasta su rotura, obteniendo en cada instante los valores de fuerza aplicada y deformación generada.

Ensayo de Resiliencia

El ensayo consiste en someter a la probeta a un golpe controlado para determinar la energía necesaria para romperla. La máquina utilizada se denomina Péndulo de Charpy.

Ensayos de Dureza

Ensayo Brinell

Mediante una prensa hidráulica, se aplica una fuerza muy grande sobre la probeta por medio de una punta esférica de diámetro D.

Ensayo Vickers

En lugar de una esfera, se utiliza una pirámide regular de diamante.

Ensayo Rockwell

El ensayo Brinell es impreciso para materiales muy duros, por lo que se usa el Vickers en esos casos. El ensayo Vickers es adecuado para probetas pequeñas. El ensayo Rockwell resuelve estos problemas de medición de dureza. Existen dos tipos: uno con bola y otro con cono. El procedimiento es el siguiente:

• Se aplica una carga inicial de 10 kg-f y se mide la profundidad de huella h1.
• Se aumenta la carga, en el caso de la bola a 90 kg-f y en el caso del cono a 140 kg-f.
• Se regresa a la carga inicial de 10 kg-f.
• Finalmente, la dureza con la bola se calcula como 130-e y la dureza con el cono como 100-e, donde ‘e’ es una constante relacionada con la profundidad de la huella.

En el ensayo Rockwell, se mide la profundidad de la huella en lugar de la diagonal.

Estructura de los Metales

Los metales presentan una estructura repetitiva de núcleos y electrones internos denominada «red cristalina», que es bastante dura. Además, se forma una nube de electrones con capacidad de movimiento en todo el metal.

Zonas del Diagrama Esfuerzo-Deformación

En un diagrama de esfuerzo-deformación típico de un ensayo de tracción, se identifican las siguientes zonas:

• OLP (Límite Elástico Proporcional): Zona recta inicial donde se cumple la ley de Hooke.
• OLE (Límite Elástico): Zona donde el material se deforma elásticamente, pero ya no de forma lineal.
• OF (Esfuerzo de Fluencia): Zona donde el material comienza a deformarse plásticamente.
• OR (Esfuerzo de Rotura): Zona donde el material se fractura.
• OU (Esfuerzo Último): Máximo esfuerzo que soporta el material antes de comenzar a fracturarse.

Corrosión en Metales Férricos

El gran inconveniente de los metales férricos es su alta reactividad con el oxígeno atmosférico, lo que produce la oxidación del hierro metálico. Existen dos mecanismos principales de oxidación:

• Oxidación seca
• Oxidación húmeda

En esencia, la oxidación de un material consiste en que este pierde electrones. En entornos húmedos, en las construcciones metálicas con diferentes metales, aparece un pequeño voltaje entre ellos debido a la diferente electronegatividad. El proceso se acelera si hay agua con impurezas que actúe como conductor, produciéndose la oxidación. Este es el efecto de celda galvánica. Para prevenir o reducir la oxidación, se puede recurrir al diseño (evitando zonas donde se pueda acumular agua), a la elección adecuada de metales (con electronegatividades similares) y a recubrimientos (como pinturas basadas en níquel, plomo, zinc o cromo) que actúan como ánodos de sacrificio, perdiendo electrones en lugar del metal que se quiere proteger.