Preinforme de Laboratorio:
Propiedades Físicas de Materiales
Metálicos y Ensayo de Dureza
Santiago Zárate Garzón
Laboratorio Materiales Metalicos
Escuela Colombiana de
Ingenieria Julio Gravito
Bogotá, Colombia
Santiago.zarate@mail.escuelaing
.edu.co
El objetivo principal del ejercicio de laboratorio será
identificar materiales metálicos utilizando mediciones físicas y
métodos visuales. La densidad de los materiales se determinará
mediante experimentos y se realizarán pruebas de dureza
Brinell y Rockwell.
comparándola con la dureza del material.
III. RESOLUCIÓN DE PREGUNTAS
1.
I. INTRODUCCI
La capacidad de reconocer y describir las características
físicas de los materiales metálicos es crucial en el campo de
la ingeniería de materiales. El objetivo de este ejercicio de
laboratorio es dotar a los estudiantes de instrumentos útiles
para realizar esta identificación y caracterización. Nuestro
objetivo es diferenciar entre varios materiales metálicos
midiendo la densidad y observando visualmente las chispas.
Además, se realizarán pruebas de dureza Brinell y Rockwell
para vincular los resultados de las pruebas de dureza con las
propiedades mecánicas de los materiales. Este enfoque
experimental fomenta habilidades prácticas y de seguridad
en el laboratorio, que son cruciales para futuras aplicaciones
en el campo de la ingeniería de materiales, además de
facilitar la comprensión teórica de las propiedades de los
materiales.
Punto de fusión: Temperatura en la cual un metal se
vuelve líquido.
Módulo de elasticidad: Medida de la rigidez de un
material.
Coeficiente de dilatación térmica: Cambio en longitud
o volumen de un metal con la temperatura.
Resistencia a la corrosión: Habilidad de un metal para
resistir la degradación química.
2.
¿Calcule la densidad en g/cm3 de un material cilíndrico
que tiene un diámetro de 10 mm y de altura 0,7 m, si su
peso es de 0,3 mg?
𝑉 = 𝜋𝑟 2 ℎ
𝑉 = 𝜋0.52 0.7
II. MARCO TEÓRICO
Prueba de densidad: La masa contenida en un volumen
determinado se conoce como densidad, la cual es una
característica intrínseca de los materiales. Se calcula
dividiendo la masa del material por el volumen. El principio
de Arquímedes, que afirma que el cambio en el volumen
aparente de un líquido cuando se sumerge un sólido en él es
igual al volumen del sólido sumergido, se utiliza para
calcular la densidad de una sustancia sólida con forma
irregular. Esto permite determinar la densidad del material
mediante mediciones de masa y volumen.
Prueba de chispa: al pulir la superficie de un material
metálico, se pueden utilizar chispas de un cierto tono y
forma para identificar el material. Este enfoque es de
naturaleza comparativa y se ve reforzado por tablas y ayudas
visuales que distinguen entre varios tipos de metales,
incluidos aquellos que han sido aleados o no.
Prueba de dureza: La capacidad de un material para resistir
la abrasión o deformación de la superficie se mide por su
dureza. Esto tiene que ver con qué tan resistente, resistente y
duradero es el objeto. La prueba Brinell y la prueba
Rockwell son dos técnicas utilizadas frecuentemente para
determinar la dureza. En la prueba de Rockwell se utiliza
una bola de acero para materiales blandos, mientras que para
materiales duros se utiliza un cono de diamante. En la
prueba Brinell, se aplica una carga a una esfera de acero
duro que se fuerza contra la superficie del material. Se
proporciona una evaluación cuantitativa de la resistencia del
material midiendo la profundidad de penetración y
¿Qué otras propiedades físicas conocen para
caracterización de metales?
Conductividad térmica: Capacidad de un metal para
conducir calor.
𝑉 = 0.549
𝑚
𝐷=
𝑣
0.0003𝑔
𝐷=
0.549 𝑐𝑚3
𝐷 = 0.000546 𝑔/𝑐𝑚3
3.
Si el volumen desplazado por el líquido es muy
pequeño, ¿recomendaría el método de Arquímedes para
la medición de la densidad?
El método de Arquímedes para medir la densidad no
debe utilizarse si el volumen desplazado por el líquido
es relativamente pequeño. La densidad del objeto se
puede determinar mediante este método, que se basa en
la diferencia de volumen entre el volumen del líquido
desplazado y el objeto sumergido. Sin embargo, las
mediciones pueden ser menos precisas y más propensas
a errores cuando el volumen desplazado es muy
pequeño, lo que podría afectar la precisión con la que
se determina la densidad. En tales circunstancias, sería
más aceptable emplear técnicas alternativas de
medición de la densidad, como la medición directa de
la masa y el volumen del objeto, que son más precisas
e independientes del tamaño del volumen desplazado.
4.
¿Cuáles otros tipos de dureza además de Rockwell y
Brinell pueden ser obtenidas por un durómetro?
Los durómetros son útiles para realizar muchos tipos de
pruebas de dureza, además de las pruebas de Rockwell y
Brinell. Entre ellos están:
Vickers: en esta prueba se utiliza una pirámide de diamantes
y se aplica una carga particular durante un período de tiempo
predeterminado. La dureza Vickers se determina midiendo la
longitud de la huella que queda.
Knoop: esta prueba tiene una punta de diamante más larga y
una carga específica, muy parecida a la prueba Vickers.
Funciona mejor en materiales extremadamente delgados o
rígidos.
Shore: este método utiliza una punta de forma cónica y una
escala de dureza Shore A (para materiales blandos) o Shore
D (para materiales más fuertes) para evaluar la dureza de
materiales blandos o elásticos como caucho o plástico.
I. FUENTES
"Ciencia e Ingeniería de los Materiales" de William D.
Callister, Jr. o "Materiales y Procesos en la Fabricación" de
E. Paul DeGarmo, J.T. Black, y Ronald A. Kohser.
https://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_dureza