Comprensión del Ensayo de Tracción: Materiales, Propiedades y Fracturas

Ensayo de Tracción: Fundamentos y Aplicaciones

El ensayo de tracción consiste en someter una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente.

Probeta Normalizada

Una probeta normalizada es aquella que cumple con las normas de la máquina de ensayo utilizada y tiene especificaciones básicas definidas.

Procedimiento del Ensayo

El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud inicial, que se ha sujetado entre las mordazas de una máquina. Una de las mordazas está unida al cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra a una velocidad constante durante el ensayo.

Requerimientos para Probetas de Ensayo

Para estos ensayos, la sección transversal de la probeta puede ser redonda, cuadrada o rectangular.

• Probeta redonda: Se utiliza para metales cuando se puede obtener una pieza de suficiente grosor de manera sencilla.
• Probeta plana: Se utiliza para láminas y placas.

Materiales Dúctiles y Frágiles

• Ductilidad: Es la capacidad de un material para fluir, es decir, para alcanzar grandes deformaciones sin romperse (resiste grandes esfuerzos y se deforma de manera prolongada).
• Fragilidad: Es la negación de la ductilidad (no resiste grandes esfuerzos y se rompe al llegar al límite).

Curva Esfuerzo-Deformación

En el ensayo de tracción, se mide la deformación de la probeta entre dos puntos fijos a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión.

Zonas de la Curva Esfuerzo-Deformación

• Zona Elástica: Es la región donde, al retirar la carga, el material regresa a su forma y tamaño inicial.
• Zona Plástica: Es la región donde, al retirar la carga, el material no regresa a su forma ni a su tamaño inicial, experimentando una deformación permanente hasta llegar a la ruptura.
• Meseta de Fluencia: Región donde el material se comporta plásticamente, deformándose continuamente bajo una tensión constante.
• Endurecimiento por Deformación: Zona donde el material recupera tensión para seguir deformándose.
• Zona de Tensión Post-Máxima: El material se vuelve menos tenso hasta el momento de la fractura. Esta tensión se conoce como tensión última, ya que es la última que soporta el material.

Tipos de Fractura

• Fractura Dúctil: Comienza con la formación de un cuello y cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego, las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra, propagándose hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Al acercarse a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45 grados con respecto al eje de la tensión, resultando en una fractura con forma de copa y cono. Este tipo de fractura es característico de materiales dúctiles.
• Fractura Frágil: Ocurre sin una deformación apreciable y debido a una rápida propagación de grietas (grietas inestables). Normalmente, ocurre a lo largo de planos cristalográficos específicos denominados planos de fractura, que son perpendiculares a la tensión aplicada. La fractura tiene forma de V, formándose cerca del centro de fractura y apuntando hacia el lugar de iniciación.

Propiedades Mecánicas de los Aceros

• Resistencia al Desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro.
• Tenacidad: Resistencia a la ruptura al estar sometido a tensión.
• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material para permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
• Dureza: Es la resistencia que posee un acero para dejarse penetrar.