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Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ciencia de los Materiales
Informe de Materiales de Construcción
Código Curso:CI3501
Informe N° 1
Laboratorio de Tracción
Resumen
En el presente informe se estudiará el comportamiento de tres materiales: bronce, duraluminio y
acero. En particular, se llevarán a cabo análisis sobre su comportamiento frente a esfuerzos de
tracción.
Se obtendrán las curvas de esfuerzo-deformación de cada material, así como sus propiedades
mecánicas distintivas, tales como la tenacidad, ductilidad, límite de fluencia y esfuerzo máximo.
Se espera diferenciar cada uno de los materiales, comprobar sus diferencias y en función de ellas
entender las posibles aplicaciones en para diferentes solicitaciones de carga.
Introducción
Al momento de querer entender las propiedades de algún material utilizado en la construcción, se
hace necesario entender su comportamiento frente a distintas cargas y solicitaciones.
En este laboratorio práctico, se estudiará con detalle la curva esfuerzo-deformación de tres
materiales metálicos, estos son el bronce, el duraluminio y el acero.
La ley de Hooke nos da una relación del tipo lineal para el rango elástico, aquí se cumple la
siguiente ecuación: σ= E ε, donde σ representa el esfuerzo de tracción, ε la deformación, y E
representa el Módulo de Young.
Una vez superado el rango elástico, el material comienza a fluir a partir de un esfuerzo conocido
como “esfuerzo de fluencia”. Este rango del material se denomina rango plástico.
También es de importancia conocer la tenacidad y ductilidad de cada material, propiedades que
indican la cantidad de energia necesaria para la ruptura y la posibilidad de deformar el material
sosteniblemente sin fracturarse, respectivamente.
Todas las propiedades anteriores serán estudiadas y calculadas para cada uno de los tres
materiales.
Metodología
En la sesión práctica se lleva a cabo el proceso descrito a continuación:

Se elige la probeta a estudiar. Se mide el largo inicial y el diámetro de cada probeta
mediante un pie de metro con lo que se obtiene Lo y Ao

Se coloca la probeta en la máquina de ensayo INSTRON del laboratorio docente de Ciencia
e Ingeniería de los Materiales, la cual somete a la probeta a una carga creciente y
continua, registrando cada cierto intervalo de tiempo, mediante la ayuda de un programa
adecuado, la carga y la deformación que sufre el material
Una vez llegado al punto de la ruptura del material, se registra el largo final y el diámetro
final en la sección donde se produjo la falla

Resultados
Mediante los datos registrados en el laboratorio, para el esfuerzo de tracción en cada probeta y la
deformación, es posible general la curva esfuerzo-deformación.
Para este laboratorio, estudiaremos en particular las siguientes propiedades de los materiales:




Límite de fluencia
Esfuerzo máximo
Deformación máxima a la ruptura
Tenacidad y Ductilidad
Será necesario calcular el área bajo las curvas, para lo cual se utiliza una aproximación con sumas
de Riemann: ∑Δxi * f(xi)
En este caso Δxi representa la diferencia i-ésima de las deformaciones, que en los tres casos
podremos considerarlas constantes con un error bastante bajo, promediándolas.
Así, en la suma anterior, Δxi= Δx = cste. (Depende de cual de los tres materiales se estudia)
Luego ∑Δxi * f(xi) = Δx ∑ f(xi) donde f(xi) representa el esfuerzo i-ésimo.
Duraluminio
Curva esfuerzo deformación Duraluminio
300
Esfuerzo[MPa]
250
200
150
Esfuerzo de tracción
(MPa)
100
50
0
0
0.05
Deformación [mm/mm]
0.1
Analizando la curva es posible distinguir claramente lo siguiente:
-Límite de fluencia (σf): 250 [MPa]
-Esfuerzo máximo: 254 [MPa]
-Deformación máxima a la ruptura: 0,08998 [mm/mm]
-Tenacidad: 0,000105* 159757,468 = 16,7745 [J/mm]
-Ductilidad: Alargamiento relativo = 6,36 %
Reducción de área = 40,8 %
Bronce
Esfuerzo [MPa]
Curva esfuerzo deformación Bronce
-0.05
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
0.05
0.1
0.15
Deformación [mm/mm]
Mediante Excel es posible calcular:
-Límite de fluencia (σf): 390 [MPa]
-Esfuerzo máximo: 427 [MPa]
-Deformación máxima a la ruptura: 0,1552 [mm/mm]
-Tenacidad: 0,000005* 5332959,41= 26,6647 [J/mm]
-Ductilidad: Alargamiento relativo = 7,31 %
Reducción de área = 32,76 %
0.2
Acero
Curva esfuerzo deformación Acero
800
Esfuerzo [MPa]
700
600
500
400
Esfuerzo de tracción
(MPa)
300
200
100
0
0
0.05
0.1
Deformación [mm/mm]
Se obtiene lo siguiente:
-Límite de fluencia (σf): 692 [MPa]
-Esfuerzo máximo: 718 [MPa]
-Deformación máxima a la ruptura: 0,1122 [mm/mm]
-Tenacidad: 0,00008*634874,679= 50,7899 [J/mm]
-Ductilidad: Alargamiento relativo = 5,81 %
Reducción de área = 52,73 %
0.15
Discusión
Mediante los resultados obtenidos, es posible dar cuenta de varios puntos importantes a destacar.
El comportamiento de los distintos materiales, siguió las directrices esperadas, esto es, todos
mostraron un comportamiento elástico claramente reconocible hasta el límite de fluencia.
Una vez superado el límite de fluencia, en la región plástica es posible observar diferencias entre
los tres metales estudiados, en particular el duraluminio posee una región plástica menos clara e
irregular que los otros dos.
De los tres materiales el acero es el que presenta mayores valores para fluencia, tenacidad y
esfuerzo máximo. Es entonces posible asegurar que éste material se comportará de mejor manera
si las solicitaciones son de magnitud considerable.
En muchas situaciones en la elección de materiales para la construcción, se privilegia el
comportamiento dúctil por sobre el frágil, por lo que es claro que elegir bronce o el duraluminio
sería una mala decisión, por su comparativamente comportamiento frágil.
Es también posible distinguir que entre los tres, el acero es el más tenaz, lo que explica que sea
utilizado fuertemente en la construcción así como para fabricar herramientas.
Bibliografía

Donoso, E., Materiales de construcción, Cuaderno de trabajo, U de Chile, Fac. Cs. Fís. Y
Mat., u-cursos/material docente.

Smith, W.F., Ciencia e ingeniería de los materiales, Madrid, Ed. McGraw Hill, 2004

Flinn, R.A. y Trojan, P.K., Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones