PROPIETATS DELS MATERIALS PDF

Preview

Summary

Download PROPIETATS DELS MATERIALS PDF

Description

APUNTS TEMA 5: PROPIETATS DELS MATERIALS -

PROPIETATS MECÀNIQUES:

RESISTÈNCIA: capacitat per suportar tensions sense trencar-se. La resistència depèn del seu material i la seva geometria. Combina les dades de material, geometria i forces aplicades per generar models matemàtics que permeten analitzar la resistència mecànica dels cossos. DUCTILITAT: capacitat per a la deformació permanent abans de trencar-se. La ductilitat és la propietat que presenten alguns metalls i aliatges quan, sota l'acció d'una força, poden deformarse sensetrencar-se permetent obtenir filferros o fils. Als metalls que presenten aquesta propietat se'ls denomina dúctils. FRAGILITAT: poca o nul·la capacitat a deformar-se abans de trencar. TENACITAT: capacitat d’absorbir energia abans de la fractura. Propietat dels materials que consisteix en la capacitat d'absorbir energia de deformació en grans quantitats, abans de patir trencaments. La tenacitat d'un material depèn de el grau de cohesió que hi hagi entre les seves molècules. DURESA: resistència que ofereix un material a la penetració per un objecte punxegut.

-

CONCEPTES DE ESFORÇ I DEFORMACIÓ:

CÀRREGA ESTÀTICA: canvis en la forma d’un element relativament lents en el temps. És la força que s'aplica gradualment des en valor inicial zero fins al seu màxim valor F. És a dir, aquella que és invariable o la seva magnitud creix de forma lenta (un cotxe a sobre d'un pont, etc.).

APLICACIÓ UNIFORME: s’aplica una força de manera uniforme sobre una secció de la superfície o proveta. -

Tracció: és l'esforç a què està sotmès un cos per l'aplicació de dues forces que actuen en sentit oposat, i tendeixen a estirar-lo.

-

Compressió: és l'esforç a què està sotmès un cos per l'aplicació de forces que actuen en el mateix sentit, i tendeixen a escurçar.

-

Cisalla: és l'esforç que suporta una peça quan sobre ella actuen forces perpendiculars contingudes en la pròpia superfície d'actuació, fent que les partícules del material tendeixin a relliscar o desplaçar-les unes sobre les altres.

-

Torsió: és la sol·licitació (reacció interna) que es presenta quan s'aplica un moment sobre l'eix longitudinal d'un element constructiu o prisma mecànic, com poden ser

eixos o elements on una dimensió predomina sobre les altres dues, encara que és possible trobar-la en situacions diverses. TENSIONS I DEFORMACIÓ DE TRACCIÓ: -

Esforç ingenieril: Relació entre la càrrega aplicada (F) i la secció transversal inicial (mm-2). Unitats: MPa (N·mm-2)

-

Deformació ingenieril: Lf: longitud final, L0: longitud inicial, Unitats. Unitats: mm·mm-1 o %.

TENSIONS I DEFORMACIÓ DE COMPRESSIÓ: -

La força de compressió s’indica amb un signe negatiuesforç negatiu. Degut a que lo > lf , la deformació és negativa.

TENSIONS I DEFORMACIÓ DE CISALLA: TENSIÓ DE CISALLA: τ= F / Ao F: forces paral·leles aplicades a les superfícies superior e inferior de la proveta Ao: àrea paral·lela o de cisalla Deformació de cisalla (γ) ve definida com la tangent de l’angle de cisalla θ.

ASSAIG DE TRACCIÓ: σm: Resistència a tracció (màxima tensió suportada pel material).

 nsió per a una deformació plàstica del 0,2%.(tira paralela). σp0,2: Te  llargament a fractura del material. A: A E: Mòdul elàstic o Mòdul de Young (rigidesa del material).

COEFICIENT DE POISSON: Un esforç de tensió sz produeix una deformació axial + ε z i una contracció lateral de – ε x i –ε y . Si el material es isotròpic:  εx =ε y Es defineix el Coeficient de Poisson, ν, com la relació: Valors teòrics: 0,25 < ν < 0,5 Valors de la majoria de materials: 0,26 < ν < 0,36.

MECANISMES DE DEFORMACIÓ PLÀSTICA: MOVIMENTS DE DISLOCACIONS: Procés per el qual es produeixen deformacions plàstiques per el moviment de les dislocacions.

En aplicar-se una força cisallant a la dislocació en a) els àtoms es desplacen b) fins que la dislocació es mou un en la direcció del lliscament, c) La força cisallant ocasiona que la dislocació es mogui al llarg del cristall, fins que es forma un esglaó.

-

El procés pel qual una dislocació es mou i causa la deformació d’un metall s’anomenalliscament. La direcció a la qual és mou és la direcció de lliscament. En el lliscament, la dislocació es desplaça a través d’un pla determinat, o pla de lliscament.

-

La combinació d’una direcció i d’un pla de lliscament s’anomena sistema de lliscament. El moviment de dislocacions es veu afavorit quan la direcció de lliscaments es una direcció compacta i forma part d’un pla de lliscaments compacte.

Sistema CCC: 12 sistemes de lliscament (estructura més compacta) Sistema CC: 12 sistemes de lliscament Sistema HC: 3 sistemes de lliscament Major deformabilitat. Major eficàcia del mecanisme de mov. de dislocacions INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA: La temperatura activa el moviment de dislocacions (facilita aquest moviment), incrementant la ductilitat i disminuint la resistència mecànica i la duresa.

MACLATGES (CREACIÓ DE MACLES): En el maclat una força de tall produeix un desplaçament atòmic de forma tal que en un costat del pla (pla de maclat). els àtoms estan situats com si fossin una imatge especular de les posicions dels àtoms de l’altre costat. Ocurreix en plans i direccions cristalografiques ben definides depenent de l’estructura cristal·lina.

L’aplicació d’una tensió a un cristall (a) pot causar el desplaçament dels àtoms (b) originant la formació d’una macla que comporta que el cristall quedi deformat. (c): micrografia de macles en un llautó (aliatge coure- zinc). DIFERÈNCIES ENTRE DISLOCACIONS I -

L’orientació cristalogràfica per sobre i sota el pla de lliscament es la mateixa que abans y després de la deformació. La magnitud del lliscament es un multip de la distància entre àtoms. MACLAS:

-

Es produeix una reorientació dels àtoms El desplaçament atòmic es menor que la separació interatòmica.

-

Pasa en estructures CC y HC a baixes T, a alta velocitat d’aplicació, on el lliscament esta restringit per existir pocs sistemes de lliscament. poc activar nous sistemes de lliscament

MECANISMES D’ENDURIMENT: ENDURIMENT PER SOLUCIÓ SÒLIDA: Quan a la xarxa d’un element introduïm àtoms d’un altre element es generen tensions a la xarxa degut a la diferència de mida i/o a l’ocupació de llocs fins ara buits (àtoms intersticials). Aquests camps de tensions dificulten el mecanisme de moviment de dislocacions i conseqüentment incrementant la resistència mecànica del material. UNA SOLUCIÓ SÒLIDA TÉ MÉS RESISTÈNCIA QUE UN METALL PUR. ENDURIMENT PER MIDA DE GRA: Les imperfeccions de la superficie tals com el límit de gra, pertorba els àtoms del materials cristal·lins. Al augmentar la quantitat de grans o reduir el tamany d’aquest, es produeix l’enduriment per tamany de gra en els materials metàl·lics. la frontera de gra , son barreres que dificulten el moviment de les dislocacions del metall. una dissolució troba dificil pasar de un gra a un altre a través de les fronteres de gra degut al desorden relatiu en què es troben els àtoms de la zona. Metalls a menor mida de gra presenten major resistencia que els metalls amb gra gran. METALLS AMB GRA GRAN SÓN MÉS SUAUS I MENYS RESISTENTS QUE ELS METALLS AMB GRA PETIT. ENDURIMENT PER DEFORMACIÓ: Consisteix en el enduriment d’un material per una deformació plàstica a nivell macroscopic que te l’efecte d’augmentar la densistat de les dislocacions del material. a mesura que el material es satura de noves dislocacions, es crea una resistencia a la formació de noves dislocacions i al seu moviment. LA RESISTENCIA A LA FORMACIÓ I EL MOVIMENT DE LES DISLOCACIONS ES MANIFESTA MACROSCOPICAMENT COM UNA RESISTENCIA A LA DEFORMACIÓ PLÀSTICA....