Propiedades mecánicas de los materiales de ingeniería

Para finalizar el material para un producto o aplicación de ingeniería, es importante entender las propiedades mecánicas del material. Las propiedades mecánicas de un material son aquellas que afectan la resistencia mecánica y la capacidad de un material para ser moldeado en una forma adecuada. Algunas de las propiedades mecánicas típicas de un material incluyen:

• Resistencia

• Tensilidad

• Dureza

• Hardenabilidad

• Fragilidad

• Maleabilidad

• Ductilidad

• Crepación y deslizamiento

• Resiliencia

• Fatiga

Resistencia

Es la propiedad de un material que se opone a la deformación o rotura del material en presencia de fuerzas externas o cargas. Los materiales que seleccionamos para nuestros productos de ingeniería deben tener una resistencia mecánica adecuada para poder funcionar bajo diferentes fuerzas o cargas mecánicas.

Tensilidad

Es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Su valor numérico se determina por la cantidad de energía por unidad de volumen. Su unidad es Joule/m3. El valor de la tensilidad de un material puede determinarse por las características de esfuerzo-deformación del material. Para una buena tensilidad, los materiales deben tener buena resistencia así como ductilidad.

Por ejemplo: los materiales frágiles, que tienen buena resistencia pero poca ductilidad, no son lo suficientemente tenaces. Por el contrario, los materiales con buena ductilidad pero baja resistencia tampoco son lo suficientemente tenaces. Por lo tanto, para ser tenaz, un material debe ser capaz de soportar tanto altos esfuerzos como deformaciones.

Dureza

Es la capacidad de un material para resistir un cambio de forma permanente debido al estrés externo. Existen varias medidas de dureza: Dureza al rascar, Dureza a la indentación y Dureza de rebote.

1. Dureza al rascar
   La dureza al rascar es la capacidad de los materiales para oponerse a los arañazos en la capa superficial externa debido a la fuerza externa.

2. Dureza a la indentación
   Es la capacidad de los materiales para oponerse a la abolladura debido al golpe de objetos externos duros y afilados.

3. Dureza de rebote
   La dureza de rebote también se llama dureza dinámica. Se determina por la altura del "rebote" de un martillo con punta de diamante que se deja caer desde una altura fija sobre el material.

Hardenabilidad

Es la capacidad de un material para alcanzar la dureza mediante procesos de tratamiento térmico. Se determina por la profundidad hasta la cual el material se vuelve duro. La unidad SI de hardenabilidad es el metro (similar a la longitud). La hardenabilidad del material es inversamente proporcional a la soldabilidad del material.

Fragilidad

La fragilidad de un material indica cuán fácilmente se fractura cuando se somete a una fuerza o carga. Cuando un material frágil se somete a un estrés, absorbe muy poca energía y se fractura sin una deformación significativa. La fragilidad es lo contrario a la ductilidad del material. La fragilidad del material depende de la temperatura. Algunos metales que son dúctiles a temperatura normal se vuelven frágiles a bajas temperaturas.

Maleabilidad

La maleabilidad es una propiedad de los materiales sólidos que indica cuán fácilmente un material se deforma bajo estrés compresivo. La maleabilidad se categoriza a menudo por la capacidad del material para formarse en una lámina fina mediante martillado o laminación. Esta propiedad mecánica es un aspecto de la plasticidad del material. La maleabilidad del material depende de la temperatura. Con el aumento de la temperatura, la maleabilidad del material aumenta.

Ductilidad

La ductilidad es una propiedad de un material sólido que indica cuán fácilmente un material se deforma bajo estrés de tracción. La ductilidad se categoriza a menudo por la capacidad del material para estirarse en un alambre mediante tirado o dibujado. Esta propiedad mecánica también es un aspecto de la plasticidad del material y depende de la temperatura. Con el aumento de la temperatura, la ductilidad del material aumenta.

Crepación y deslizamiento

La crepación es la propiedad de un material que indica la tendencia del material a moverse lentamente y deformarse permanentemente bajo la influencia del estrés mecánico externo. Resulta debido a la exposición prolongada a un gran estrés mecánico externo dentro del límite de fluencia. La crepación es más severa en materiales que están sujetos al calor durante mucho tiempo. El deslizamiento en el material es un plano con alta densidad de átomos.

Resiliencia

La resiliencia es la capacidad de un material para absorber energía cuando se deforma elásticamente aplicando estrés y liberar la energía cuando se retira el estrés. La resiliencia a prueba se define como la máxima energía que se puede absorber sin deformación permanente. El módulo de resiliencia se define como la máxima energía que se puede absorber por unidad de volumen sin deformación permanente. Se puede determinar integrando la curva de esfuerzo-deformación desde cero hasta el límite elástico. Su unidad es joule/m3.

Fatiga

La fatiga es el debilitamiento del material causado por la carga repetitiva del material. Cuando un material se somete a una carga cíclica, y la carga es mayor que cierto valor umbral pero mucho menor que la resistencia del material (límite de resistencia a la tracción o límite de esfuerzo de fluencia), comienzan a formarse grietas microscópicas en los límites de grano e interfaces. Eventualmente, la grieta alcanza un tamaño crítico. Esta grieta se propaga de repente y la estructura se fractura. La forma de la estructura afecta mucho la fatiga. Los agujeros cuadrados y las esquinas afiladas llevan a tensiones elevadas donde se inicia la grieta de fatiga.

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