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• Carlitos Salgado

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Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Mecánica Laboratorio de Análisis de Esfuerzos y Vibraciones Practica Nº1 TÍTULO: Ensayo de Tracción en Varillas de Acero y Aluminio. 2. Grupo 12 Carlos Alberto Salgado Romero Kleber Alexander Vega Fiallos 3. Objetivos    

4.

Estudiar el comportamiento del acero en sus diferentes zonas, hasta alcanzar la falla. Evaluar las propiedades mecánicas del acero y sus formas de falla cuando se ha sometido el elemento a un tratamiento térmico de templado. Trazar la curva esfuerzo- deformación unitaria para las probetas acero templado y acero no templado e identificar las diferencias en las zonas más representativas entre dichas curvas. Observar y conocer el funcionamiento de la maquina universal del laboratorio de análisis de esfuerzos y vibraciones. Utilizar las herramientas que nos proporciona el laboratorio.

Resumen: En este informe se va a desarrollar el análisis experimental y numérico del ensayo de tracción en probetas de acero sin tratamiento térmico y otra de acero templado; así como también el comportamiento mecánico dichas probetas según la norma ASTM E8 de acero DF2 y también de acero DF2 templado sometidas al ensayo de tracción. Se somete la probeta a un esfuerzo de tracción creciente, en la maquina de ensayos universales hasta la falla. Mientras que en el transcurso del ensayo se van tomando datos de carga y lectura de la variación de la longitud de la probeta, mediante el uso de equipos existentes en el laboratorio. Los resultados obtenidos servirán para la determinación de propiedades mecánicas del material como el módulo de elasticidad, esfuerzo de fluencia, resistencia a la tracción, porcentaje de elongación en 50mm, módulo de resilencia, módulo de tenacidad, así como también se realizaran las graficas de las curvas de carga vs deformación lineal, esfuerzos vs deformación unitaria Una de las principales normas que se seguirá en este ensayo será la de la American Society For Testing And Materials (ASTM), al igual que la American Standards Association (ASA).

En este informe se presentará una introducción acerca del ensayo de tracción, luego una breve descripción de materiales y equipos utilizados en el laboratorio, para después explicar el procedimiento a seguirse, con los respectivos datos obtenidos. Ya obtenidos estos se realizará un análisis de dichos resultados, para responder las preguntas correspondientes a esta practica, con el fin de llegar a la conclusiones pertinentes a este ensayo, y al final del informe se mostrará las fuentes de consulta. 5.

Abstract: Tension tests provide information on the strength and ductility of materials under uniaxial tensile stresses. This information may be useful in comparisons of materials, alloy development, quality control, and design under certain circumstances. The results of tension tests of specimens machined to standardized dimensions from selected portions of a part or material may not totally represent the strength and ductility properties of the entire end product or its in-service behavior in different environments. These test methods are considered satisfactory for acceptance testing of commercial shipments. The test methods have been used extensively in the trade for this purpose. This Practice is intended to provide guidelines for testing steels under static conditions. Since testing standards are available for tensile testing at static (10-3/s) condition, relevant testing standards, such as ASTM, EN, JIS, and ISO should be followed when applicable. This document is for quasi-static tensile tests, including machine type, input method, specimen, clamping method and measurement systems. This document intends use of nomenclature and definitions (e.g. engineering stress, strain, strain rate, true stress, strain, and strain rate, etc.) as conventionally defined in existing test standards. However, when there is contradiction, ASTM E8 will apply. Referenced Document: ASTM Standards

6. Introducción Tracción: Un cuerpo se encuentra sometido a tracción simple cuando sobre sus secciones transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo de tender a producir su alargamiento. El ensayo de tracción estática es el que mejor determina las propiedades mecánicas de los metales. Permite obtener, bajo un estado simple de tensión, el límite de elasticidad, la carga máxima y la resistencia estática, en base a cuyos valores se fijan los de las tensiones. Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo estático de tracción simple a medida que aumenta la carga, se estudia está en relación con las deformaciones que produce.

Estos gráficos, permiten deducir sus puntos y zonas características, dicho gráfico se obtiene directamente de la máquina. El esfuerzo es igual a la fuerza sobre unidad de área:

La deformación unitaria normal ε es la relación entre el estiramiento o acortamiento de un segmento δ y su longitud total L.

Después de realizar un ensayo de tensión o compresión y de determinar el esfuerzo y la deformación unitaria para varias magnitudes de la carga, podemos trazar un diagrama del esfuerzo en función de la deformación unitaria. Este diagrama esfuerzo – deformación unitaria es una característica del material particular que se ensaya y contiene información importante sobre sus propiedades mecánicas y el tipo de comportamiento. Un diagrama esfuerzo – deformación unitaria no a escala para un acero estructural. En la figura 1 se muestra 4 zonas: a) Región lineal O-A, b) Plasticidad o fluencia perfecta B-C, c) Endurecimiento por deformación C-D, d) Estricción D-E a) La región lineal también es proporcional y su pendiente O-A se denomina modulo de elasticidad E y tiene las mismas unidades del esfuerzo. Más allá del punto A ya no existe proporcionalidad por lo que A es el límite de proporcionalidad. b) En la fluencia perfecta el material se vuelve perfectamente plástico lo que significa que se deforma sin aumento en la carga aplicada y tiene como punto de partida el punto B y a este se le conoce como punto de fluencia o esfuerzo de fluencia. c) Durante el endurecimiento por deformación el material experimenta cambios en su estructura cristalina, resultando en una resistencia mayor del material ante una deformación adicional. La carga llega a su máximo valor en D y se le denomina esfuerzo último. d) En la estricción un alargamiento adicional de la barra se acompaña con una reducción en la carga y la fractura ocurre finalmente en el punto E.

Fig. 1 Diagrama esfuerzo- deformación unitaria para un acero estructural Ley de Hooke: La relación lineal entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria para una barra en tracción o compresión se expresa por

[ ⁄

]

Módulo de resiliencia: En ingeniería, se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico:

Para una probeta de material elástico lineal sometida a tensión axial uniforme:1

donde:

son el área transversal, la longitud y el volumen respectivamente de la probeta. =la tensión de límite elástico. =el módulo de elasticidad del material. Módulo de tenacidad: La tenacidad cuantifica la energía total de un material hasta la fractura ó entalla. Una entalla es un concentrador de tensiones, como grietas o huecos en materiales, en donde las tensiones aumentan debido a la menor coalescencia entre

las moléculas en su proximidad. Por este motivo, algunos materiales dúctiles pueden fracturarse o agrietarse en entallas y se la expresa como:

El módulo de tenacidad: indica la cantidad de energía necesaria por unidad de volumen, que se necesita para que se genere una fractura en un material determinado.

Acero templado: Es un acero que se somete a un proceso controlado de calentamiento (800 o 950 grados) seguido de un rápido enfriamiento, sumergiéndolo o rociándolo en agua, en aceite o en otros fluidos (baño de Plomo o de Mercurio, sales fundidas, y polímeros hidrosolubles), todo esto también de forma controlada y a una velocidad mínima llamada “crítica”. A este tipo de tratamiento térmico al que se somete al acero, se le denomina “temple”. El objetivo que se persigue con esta técnica es conseguir incrementar la dureza y resistencia mecánica, transformando toda la masa en austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento rápido la austenita se transforma en martensita, característica típica de los aceros templados. Las clases de temple: temple total o normal, temple escalonado martensítico o “martempering”, temple escalonado bainítico o “austempering”, temple interrumpido y tratamiento subcero. 7. Materiales y Equipos 7.1 Materiales: 

Probeta normalizada de acero (ASTM E8) de acero DF2: La probeta de ensayo fue obtenida por mecanizado de una muestra del producto de ensayo de sección circular. Las dimensiones de una probeta ASTM E8 se muestran en la tabla 1 Tabla 1 Especificaciones de la norma ASTM-E8

La probeta con las dimensiones se puede apreciar en la figura 2

Fig. 2. Probeta de acero según la norma ASTM E8 

Probeta normalizada de acero (ASTM E8) de acero DF2 templada. La probeta de acero templado DF2 posee las mismas dimensiones que las de la probeta de acero sin tratamiento térmico, dichas dimensiones pueden ser apreciadas en la tabla 1 y la figura 2.

7.2 Equipos: Maquina Universal de Ensayos: Es una maquina capas de someter a las probetas a cargas estáticas y dinámicas en tensión. Consta de un cabezal móvil y un fijo, pinzas para sostener la probeta, un sistema hidráulico para mover el cabezal y sensores para la obtención de datos durante el ensayo. La maquina marca Tinus Olsen se puede apreciar en la figura 3.

Fig.3 Maquina ensayos universales

Calibrador: Instrumento que permite una lectura precisas de una regla graduada que consta de un nonio fijo y un móvil. Permite realizar mediciones de

profundidad, de agujeros o de exteriores. El calibrador pie de rey se puede apreciar en la figura 4.

Fig.4 Calibrador pie de rey Marcador: Instrumento que permite marcar la probeta el centro y los puntos donde se va a medir la elongación de la probeta, para marcarlos se debe golpear con un martillo. El marcador se puede apreciar en la figura 5

Fig. 5 Marcador de distancias 8. Procedimiento 8.1 Ensayo de tracción 1. Marcar los puntos de sujeción del extensómetro. 2. Medir las dimensiones: Largo y diámetro de la probeta con un calibrador 3. Colocar las mordazas correspondientes para el tipo de probeta en la máquina universal de ensayos. 4. Ubicar la probeta en las mordazas. 5. Colocar el extensómetro en las zonas marcadas y encerarlo. 6. Tomar las lecturas de deformación y carga. 7. Observar la fluencia del acero, y el ahorcamiento de la probeta. 8. Observar el instante en que se produce la falla 9. Extraer la probeta de la máquina universal de ensayos 10. Medir las dimensiones de la probeta con el calibrador.

9. Datos Obtenidos 9.1 Probeta de acero sin tratamiento térmico

Tabla 2. Datos de carga y deformación del Acero Datos obtenidos en el ensayo de tracion (probeta de acero) Carga (Kgf)

Lectura del extensómetro

(lbf)

(mm)

(pulgadas)

250

550

1,4351

0,0565

500

1100

2,3825 0,09379921

750

1650

2,4485 0,09639764

1000

2200

2,5019

0,0985

1250

2750

2,5527

0,1005

1500

3300

2,6009 0,10239764

1750

3850

2,6479 0,10424803

2000

4400

2,6949 0,10609843

2250

4950

2,7393 0,10784646

2500

5500

2,7825 0,10954724

2750

6050

2,8282 0,11134646

3000

6600

2,8727 0,11309843

3250

7150

2,9171 0,11484646

3500

7700

2,9527 0,11624803

3750

8250

2,9959 0,11794882

4000

8800

3,0416 0,11974803

4250

9350

3,0899 0,12164961

4500

9900

3,1419 0,12369685

4750

10450

3,2067 0,12624803

5000

11000

3,3172 0,13059843

5250

11550

3,7608 0,14806299

5500

12100

4,0029 0,15759449

5750

12650

4,2418

6000

13200

4,4555 0,17541339

6250

13750

4,6989 0,18499606

6500

14300

4,9767 0,19593307

6750

14850

5,2838 0,20802362

7000

15400

5,6527 0,22254724

7250

15950

6,0978 0,24007087

7500

16500

6,6332 0,26114961

0,167

7750

17050

7,3197 0,28817717

8000

17600

8,2235 0,32375984

8250

18150

9,5825 0,37726378

8500

18700

12,368 0,48692913

8750

19250

19,659 0,77397638

Tabla 3. Datos de carga y longitudes entre las marcas Longitud Longitud Inicial(mm) final(mm)

Probeta Acero sin tratamiento termico Acero templado

Carga de Carga Carga de fluencia(lb) maxima(lb) rotuta(lb)

Diametro Inicial (mm)

Diametro final (mm)

50

65,88

18840

19250

12,55

7,03

50

51,75

44700

44550

13

12,94

9.2 Probeta de acero DF2 templado

Tabla 4. Datos de carga y deformacion del Acero Datos obtenidos en el ensayo de tracion (probeta de acero) Carga (Kgf)

Lectura del extensómetro (lbf)

(mm)

(pulgadas)

250

550

1,0845

0,04269685

500

1100

2,0447

0,0805

750

1650

2,1132

0,08319685

1000

2200

2,1666 0,085299213

1250

2750

2,2148

0,08719685

1500

3300

2,2606

0,089

1750

3850

2,2923 0,090248031

2000

4400

2,3418

2250

4950

2,3858 0,093929134

2500

5500

2,4295 0,095649606

2750

6050

2,4739 0,097397638

3000

6600

2,5171 0,099098425

3250

7150

2,559 0,100748031

0,09219685

3500

7700

2,6035

3750

8250

2,6441 0,104098425

4000

8800

2,6873 0,105799213

4250

9350

2,7305

4500

9900

2,7698 0,109047244

4750

10450

2,8117

5000

11000

2,8562 0,112448819

5250

11550

2,8981 0,114098425

5500

12100

2,94 0,115748031

5750

12650

2,9832 0,117448819

6000

13200

3,0251 0,119098425

6250

13750

3,0657

0,12069685

6500

14300

3,1075

0,12234252

6750

14850

3,1483 0,123948819

7000

15400

3,1902 0,125598425

7250

15950

3,2308

7500

16500

3,2715 0,128799213

7750

17050

3,3121 0,130397638

8000

17600

3,3528

8250

18150

3,3994 0,133834646

8500

18700

3,4353 0,135248031

8750

19250

3,4747 0,136799213

9000

19800

3,5156 0,138409449

9250

20350

9500

20900

3,5966 0,141598425

9750

21450

3,6372

10000

22000

3,6779 0,144799213

10250

22550

3,7172 0,146346457

10500

23100

3,7556 0,147858268

10750

23650

3,7985 0,149547244

11000

24200

3,8379 0,151098425

11250

24750

3,8773 0,152649606

11500

25300

3,9166

11750

25850

3,956 0,155748031

12000

26400

3,9966 0,157346457

12250

26950

4,036 0,158897638

12500

27500

4,0767

0,1605

12750

28050

4,1148

0,162

13000

28600

4,1541 0,163547244

13250

29150

4,1939 0,165114173

13500

29700

4,2182 0,166070866

3,556

0,1025

0,1075 0,11069685

0,12719685

0,132

0,14 0,14319685

0,15419685

13750

30250

4,242 0,167007874

14000

30800

4,2837 0,168649606

14250

31350

4,3216 0,170141732

14500

31900

4,3602 0,171661417

14750

32450

4,3992

0,17319685

15000

33000

4,4373

0,17469685

15250

33550

4,4754

0,17619685

15500

34100

4,5148 0,177748031

15750

34650

4,5529 0,179248031

16000

35200

4,5923 0,180799213

16250

35750

4,6316 0,182346457

16500

36300

4,671 0,183897638

16750

36850

4,7104 0,185448819

17000

37400

4,7498

17250

37950

4,7993 0,188948819

17500

38500

4,8323 0,190248031

17750

39050

4,8721 0,191814961

18000

39600

4,9149

18250

40150

4,9555 0,195098425

18500

40700

4,9974 0,196748031

18750

41250

5,0401 0,198429134

19000

41800

5,0821 0,200082677

19250

42350

5,1269 0,201846457

19500

42900

5,1701 0,203547244

19750

43450

5,2146 0,205299213

20000

44000

5,261 0,207125984

20250

44550

5,301 0,208700787

0,187

0,1935

10. Cálculos: 10.1 Tabla Cargas Vs deformaciones lineales (P vs Dl) La tabla de carga vs deformaciones lineales se encuentra en datos obtenidos, se puede apreciar en la tabla 2 los datos de la probeta de acero sin tratamiento térmico; mientras que en la tabla 4 se encuentran los datos de la probeta de acero templado. Como se aprecia en las tablas los datos se encuentran en unidades del sistema internacional así como también el sistema de medidas ingles.

10.2

Curva (P vs Dl) (Acero sin tratamiento térmico) La curva de carga vs deformación lineal se la observa en la figura 6.

10000 9000 8000 7000

Carga (Kgf)

6000 5000 Series1 4000 3000 2000 1000 0 0

5

10

15

20

25

Deformacion lineal (mm) Fig. 6. Curva Carga vs Deformación lineal 10.3

Tabla Esfuerzo Vs. Deformación Unitaria (s Vs e) (Acero sin tratamiento térmico)

Tabla 5. esfuerzo Vs Deformación Unitaria Esfuerzo (Mpa)

(Ksi)

Deformación Unitaria (ε)

19,80598222

2,872614107

0,028702

39,61196443

5,745228213

0,04765

59,41794665

8,61784232

0,04897

79,22392886

11,49045643

0,050038

99,02991108

14,36307053

0,051054

118,8358933

17,23568464

0,052018

Cálculos:

138,6418755

20,10829875

0,052958

158,4478577

22,98091285

0,053898

178,2538399

25,85352696

0,054786

198,0598222

28,72614107

0,05565

217,8658044

31,59875517

0,056564

237,6717866

34,47136928

0,057454

257,4777688

37,34398339

0,058342

277,283751

40,21659749

0,059054

297,0897332

43,0892116

0,059918

316,8957154

45,96182571

0,060832

336,7016977

48,83443981

0,061798

356,5076799

51,70705392

0,062838

376,3136621

54,57966803

0,064134

396,1196443

57,45228213

0,066344

415,9256265

60,32489624

0,075216

435,7316087

63,19751035

0,080058

455,5375909

66,07012445

0,084836

475,3435732

68,94273856

0,08911

495,1495554

71,81535267

0,093978

514,9555376

74,68796677

0,099534

534,7615198

77,56058088

0,105676

554,567502

80,43319499

0,113054

574,3734842

83,30580909

0,121956

594,1794665

86,1784232

0,132664

613,9854487

89,05103731

0,146394

633,7914309

91,92365141

0,16447

653,5974131

94,79626552

0,19165

673,4033953

97,66887963

0,24736

693,2093775

100,5414937

0,39318

10.4

Curva (σ Vs ε) identificando los principales puntos de curva (Acero sin tratamiento térmico) La figura 7 muestra la curva esfuerzo vs deformación unitaria.

800 700

Esfuerzo (Mpa)

600 500 400 Series1 300 200 100

0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Deformacion Unitaria (ε) Fig 7. Curva Esfuerzos vs Deformacion Unitaria 10.4.1 Módulo de elasticidad (Acero sin tratamiento térmico)

teórico= 200000 10.4.2 Esfuerzo de fluencia (

) (Acero sin tratamiento térmico)

10.4.3 Resistencia a la tracción (

) (Acero sin tratamiento térmico)

10.4.4 Porcentaje de elongación en 50 mm (Acero sin tratamiento térmico)

10.5 Módulo de resilencia (Acero sin tratamiento térmico)

10.6 Modulo de tenacidad

Para la probeta de Acero Templado 10.8 Curva (P vs Dl) La figura 8 muestra la curva carga vs deformación lineal en la probeta de acero templado

25000

Carga (Kgf)

20000

15000

Series1

10000

5000

0 0

1

2

3

4

5

Deformacion lineal (mm) Fig 8. Curva (P vs Dl)

10.9 Tabla Esfuerzo Vs. Deformación Unitaria (s Vs e)

Tabla 6. de esfuerzo Vs Deformación Unitaria Esfuerzo (Mpa)

(Ksi)

Deformación Unitaria (ε)

18,46269781

2,677787227

0,02169

36,92539563

5,355574454

0,040894

55,38809344

8,03336168

0,042264

73,85079126

10,71114891

0,043332

92,31348907

13,38893613

0,044296

110,7761869

16,06672336

0,045212

129,2388847

18,74451059

0,045846

147,7015825

21,42229781

0,046836

166,1642803

24,10008504

0,047716

184,6269781

26,77787227

0,04859

203,089676

29,4556595

0,049478

6

221,5523738

32,13344672

0,050342

240,0150716

34,81123395

0,05118

258,4777694

37,48902118

0,05207

276,9404672

40,1668084

0,052882

295,403165

42,84459563

0,053746

313,8658628

45,52238286

0,05461

332,3285607

48,20017008

0,055396

350,7912585

50,87795731

0,056234

369,2539563

53,55574454

0,057124

387,7166541

56,23353176

0,057962

406,1793519

58,91131899

0,0588

424,6420497

61,58910622

0,059664

443,1047476

64,26689344

0,060502

461,5674454

66,94468067

0,061314

480,0301432

69,6224679

0,06215

498,492841

72,30025512

0,062966

516,9555388

74,97804235

0,063804

535,4182366

77,65582958

0,064616

553,8809344

80,3336168

0,06543

572,3436323

83,01140403

0,066242

590,8063301

85,68919126

0,067056

609,2690279

88,36697849

0,067988

627,7317257

91,04476571

0,068706

646,1944235

93,72255294

0,069494

664,6571213

96,40034017

0,070312

683,1198191

99,07812739

0,07112

701,582517

101,7559146

0,071932

720,0452148

104,4337018

0,072744

738,5079126

107,1114891

0,073558

756,9706104

109,7892763

0,074344

775,4333082

112,4670635

0,075112

793,896006

115,1448508

0,07597

812,3587038

117,822638

0,076758

830,8214017

120,5004252

0,077546

849,2840995

123,1782124

0,078332

867,7467973

125,8559997

0,07912

886,2094951

128,5337869

0,079932

904,6721929

131,2115741

0,08072

923,1348907

133,8893613

0,081534

941,5975885

136,5671486

0,082296

960,0602864

139,2449358

0,083082

Cálculos:

978,5229842

141,922723

0,083878

996,985682

144,6005102

0,084364

1015,44838

147,2782975

0,08484

1033,911078

149,9560847

0,085674

1052,373775

152,6338719

0,086432

1070,836473

155,3116592

0,087204

1089,299171

157,9894464

0,087984

1107,761869

160,6672336

0,088746

1126,224567

163,3450208

0,089508

1144,687265

166,0228081

0,090296

1163,149962

168,7005953

0,091058

1181,61266

171,3783825

0,091846

1200,075358

174,0561697

0,092632

1218,538056

176,733957

0,09342

1237,000754

179,4117442

0,094208

1255,463451

182,0895314

0,094996

1273,926149

184,7673187

0,095986

1292,388847

187,4451059

0,096646

1310,851545

190,1228931

0,097442

1329,314243

192,8006803

0,098298

1347,77694

195,4784676

0,09911

1366,239638

198,1562548

0,099948

1384,702336

200,834042

0,100802

1403,165034

203,5118292

0,101642

1421,627732

206,1896165

0,102538

1440,09043

208,8674037

0,103402

1458,553127

211,5451909

0,104292

1477,015825

214,2229781

0,10522

1495,478523

216,9007654

0,10602

10.9 Curva (σ Vs ε) identificando los principales puntos de curva la figura 9 muestra la curva esfuerzos vs deformación unitaria para el acero templado 1600

1400

Esfuerzo (Mpa)

1200

1000

800 Series1 600

400

200

0 0

0,02

0,04

0,06

0,08

Deformacion unitaria (ε) Fig.9 Curva . σ Vs ε

0,1

0,12

10.9.1 Módulo de elasticidad

10.9.2 Esfuerzo de fluencia (

)

10.9.3 Resistencia a la tracción (

)

10.9.4 Porcentaje de elongación en 50 mm

10.10 Módulo de resilencia

10.6 Modulo de tenacidad

11. Análisis de resultados - En el la práctica se observó que el acero sin tratamiento térmico tiene una deformación notable, formándose un cuello en la parte de falla por lo que se puede apreciar que el material es dúctil, en cambio el acero templado tiene una deformación muy pequeña, en la parte donde se produce la falla no se puede apreciar tal deformación, esto nos da entender que este material es frágil, con este análisis de los materiales se puede ver la diferencias de resultados entre estos 2 aceros. - En la curva (P vs Dl) y la curva (σ Vs ε) se puede observar que el acero sin tratamiento térmico tiene una zona elástica mayor que la del acero templado por lo que su recuperación sea mayor, también la zona plástica del acero sin tratamiento es mayor que el acero templado por consecuencia esto existe mayor deformación y por lo tanto en la zona de rotura, la carga aplicada al acero templado es mayor que la del acero sin tratamiento térmico. - El módulo de elasticidad del acero templado es menor que el del acero sin tratamiento térmico porque las propiedades de este material templado no permite que se deforme apreciablemente entonces aquí no existe una recuperación de su forma, lo contrario pasa con el acero sin tratamiento térmico que se deforma notablemente y las propiedades del mismo permiten que este recupere su forma inicial hasta que se sobre pase la zona elástica.

- El esfuerzo de fluencia del acero templado es mucho mayor que el del acero sin tratamiento térmico por que el acero templado tiene una gran dureza y buena tenacidad lo que permite que este material aumenta su esfuerzo de fluencia el cual le permite que no se produzca con facilidad la zona platica, que como le hemos dicho este tiene un valor muy pequeño. - La resistencia a la tracción es del acero templado es mayor que la del acero sin tratamiento térmico por que el acero templado puede absorber mayor cantidad de energía, lo que permite que este tenga mayor la carga ultima y menor deformación. - El porcentaje de elongación del acero sin tratamiento térmico es mayor porque es un material dúctil y el otro es un material frágil, la diferencia estas es la cantidad de deformación que sufre un material. - El módulo de resiliencia es el área bajo la curva y por tanto el acero templado es mayor porque la carga última es mucho mayor que la del acero sin tratamiento térmico - El módulo de tenacidad es el área bajo la curva de la zona elástica y se puede observar que el acero templado tiene un elasticidad mucho menor, por ello se ve que los resultados aclaran esto, el módulo de tenacidad de acero templado es menor. 12. Preguntas: 1. Comparar el diagrama de esfuerzo-deformacion entre los dos elementos ensayados. ¿Cuáles son las principales diferencias? Según las curvas de esfuerzo vs deformación de los dos aceros, se puede apreciar claramente que en la curva perteneciente al acero sin tratamiento térmico existe la zona elástica, la zona plástica, con su respectivo límite de fluencia. En la curva del acero templado solamente existe la zona elástica, mientras que la zona plástica es casi despreciable, pero según los datos es un material que soportó una carga muy alta en comparación con la otra probeta. 2. ¿Qué tipo de falla (frágil o dúctil se presento en cada una de las probetas ensayadas? La probeta de acero sin tratamiento térmico sometida a el ensayo de tracción presentó una estricción en la zona central de la probeta para romperse finalmente con valores de reducción de área que llego en este caso al 43.98%, dicho resultado se determino con la siguiente ecuación:

Se puede determinar que este tipo de fractura es dúctil. Por el contrario, en la probeta de acero templado se presentaron fracturas precedidas por cantidades muy pequeñas de deformación plástica, con una fisura

propagándose rápidamente a lo largo de planos cristalográficos bien definidos que poseen baja energía superficial. Este tipo de fractura se denomina frágil. De este modo, la fractura frágil es aquella en la cual la fisura se propaga con muy poca deformación plástica en su vértice, mientras que la fractura dúctil es aquella que progresa como consecuencia de una intensa deformación plástica asociada al extremo de la fisura. La siguiente figura muestra un grafico en el que se muestra la diferencia entre las probetas de acero sin tratamiento térmico y de acero templado a) b)

Fig.10 Superficies de fractura. Ensayo de tracción. (a) Dúctil (b) Frágil

3. Determinar el módulo de elasticidad de las dos probetas. Para el acero sin tratamiento térmico 32504,65 Ksi, según los datos calculados Para el acero Con tratamiento térmico 0,0340 ksi 4. ¿Cuál elemento tendrá una mayor capacidad de absorción de energía? La energía absorbida por el material se conoce como resilencia, y esta se puede calcular como el área bajo la curva de carga vs deformación lineal, realizando los cálculos se puede apreciar que la resilencia del acero sin tratamiento térmico es 120 Kgf.m mientras que la de la probeta de acero templado es de 30 Kgf.m., mostrando así una concordancia con la teoría, es decir, la probeta de acero sin tratamiento térmico absorbe mayor energía antes de alcanzar la falla.

5. Establecer una relación entre la dureza y la resistencia mecánica del acero. Los tratamientos térmicos por lo general aumentan la dureza del material, volviéndolo así mas fragíl, y por ende el material y su resistencia mecánica aumenta, es decir su relación es proporcional. Esta es la razón de que los tratamientos térmicos se los realiza en elementos mecánicos como ejes, ciertos engranajes, es decir con elementos que tienen contacto directo al desgate 6. zona elástica ¿En cuál de las probetas ensayadas se registra la mayor elongación? La zona elástica es apreciable en las dos probetas la gran diferencia es la deformación lineal, según los datos obtenidos es fácil determinar que la probeta de acero sin tratamiento térmicos es la que se deforma de gran manera. 7. Explique tratamiento térmico del acero de las probetas ensayadas. Se conoce como tratamiento térmico el proceso que comprende el calentamiento de los metales o las aleaciones en estado sólido a temperaturas definidas, manteniéndolas a esa temperatura por suficiente tiempo, seguido de un enfriamiento a las velocidades adecuadas con el fin de mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos cerámicos. 13 Conclusiones: 

Con el estudio del comportamiento del acero templado y acero sin tratamiento térmico en sus diferentes fonas, se pudo comprobar que el primero es un acero frágil y en otro un acero dúctil



El acero templado se rompe sin una deformación, mientras que el acero sin tratamiento térmico se puede ver que presenta una deformación en forma de cuello llamada extracción.



El acero templado es tenaz y alta dureza lo que permite que soporte una mayor carga sin deformación, en cambio que el otro acero es elástico, maleable permitiendo deformarse a cagas menores.



La importancia de este ensayo, radica en que una de las clasificaciones básicas de los aceros, considera su Resistencia a la Tracción, como principal característica y a partir de esta, inclusive se pueden deducir otras cualidades.



El diseño de estructuras implica obtener dimensiones de elementos que sean tanto económicos como seguros durante la vida de la estructura.



Aunque el acero sea homogéneo desde un punto de vista macroscópico, es plenamente verosímil que pequeñas diferencias locales hagan que se produzca la plastificación en unos puntos antes que en otro. Esta incorporación progresiva y no homogénea de planos a la plastificación justifica además el comportamiento ligeramente errático observado durante el escalón de fluencia en el ensayo.

14. Referencias: GERE, James, Mecánica de Materiales, Thomson, 6ta edición, pág. 11. MORRAL, F.R, Metalurgia General, Editorial Reverte, tomo 2, pág. 758. TIMOSHENKO, S, Resistencia de materiales, ESPASA-CALPE SA, pág. 4, 5 y 7 http://bricolaje.euroresidentes.es/doku.php?id=acero_templado http://www.lemat.espol.edu.ec/files/Probetas-de-seccion-rectangular-E8.PDF http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materiales-industriales/practicas1/Practica_II-TRACCION.pdf http://www.scribd.com/doc/29850674/Maquina-Universal-de-Ensayos http://www.majosoft.com/metalworking/html/pie_de_rey_o_calibrador.html http://html.rincondelvago.com/durezas-rockwell-brinell-y-vickers.html http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/villela_e_ij/capitulo3.pdf http://www.monografias.com/trabajos46/fracturas-mecanicas/fracturasmecanicas2.shtml