TEMA 1. ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES. PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MEDIDA.

Transcripción

1 TEMA 1. ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES. PROPIEDADES Y ENSAYOS DE MEDIDA. 1.- ESTRUCTURA ATÓMICA. 2.- FUERZAS Y ENERGÍAS DE INTERACCIÓN ENTRE ÁTOMOS. 3.- ESTRUCTURA ELECTRÓNICA Y REACTIVIDAD QUÍMICA. ELECTRONEGATIVIDAD. 4.- TIPOS DE ENLACES ATÓMICOS Y MOLECULARES. ENLACE IÓNICO. ENLACE COVALENTE. ENLACE METÁLICO. 5.- ESTRUCTURA CRISTALINA. REDES CRISTALINAS. ALOTROPÍA. 6.- PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES. 7.- TIPOS DE ENSAYOS. 8.- DEFORMACIONES ELÁSTICAS Y PLÁSTICAS. 9.- RELACIÓN ENTRE TENSIÓN Y DEFORMACIÓN. CONCEPTO DE TENSIÓN Y DEFORMACIÓN UNITARIA ENSAYOS MECÁNICOS.

2 1.- ESTRUCTURA ATÓMICA. El átomo está formado por un núcleo positivo, que concentra toda la masa atómica, y una corteza, de carga negativa, exenta de masa. El primero, contiene protones, partículas con carga, y neutrones, partículas si carga. En la corteza, los electrones se encuentran ordenados en niveles energéticos, y dentro de estos, en orbitales. Esos orbitales, y niveles, son las zonas donde es más probable encontrar a los electrones, vibrando. Los saltos electrónicos, pueden conllevar absorción o cesión de energía. El número atómico, Z, es el número de protones que contiene el átomo, mientras que el número másico, A, es la suma de protones y neutrones. Según la estructura nuclear, podemos encontrar: Isótopos: mismo número de protones, diferente número de neutrones. Isótonos: diferente número de protones, mismo número de neutrones. Isóbaros: mismo número másico. Los únicos que tienen propiedades químicas similares, son los isótopos.

3 2.- FUERZAS Y ENERGÍAS DE INTERACCIÓN ENTRE ÁTOMOS. Sea cual sea la naturaleza del enlace, encontramos dos tipos de fuerzas: A).- Atractivas: son debidas a dos causas, * La naturaleza del enlace. * Atracciones electrostáticas entre cada núcleo y la nube electrónica del otro. B).- Repulsivas: debidas a, * La acción electrostática entre los núcleos. * Las nubes electrónicas entre sí. La energía de enlace es la energía precisa para separar los átomos o moléculas que lo forman, una distancia infinita, es decir, para destruir el enlace. Ya sea en un caso u otro, el efecto de las fuerzas de origen magnético es muy débil, y el de las fuerzas gravitatorias, casi despreciable. Como consecuencia de estas fuerzas, los átomos alcanzan posiciones de equilibrio en función de su temperatura y presión. 3.- ESTRUCTURA ELECTRÓNICA Y REACTIVIDAD QUÍMICA. ELECTRONEGATIVIDAD. Las propiedades químicas de los átomos dependen de la reactividad de los electrones más externos, de los electrones corticales. Los elementos químicos más y estables, menos reactivos, son los gases nobles. Su configuración electrónica, exceptuando el He, es s 2 p 6, lo que les aporta una gran estabilidad química. ELEMENTOS ELECTROPOSITIVOS Y ELECTRONEGATIVOS. * Elementos electropositivos: son metálicos, y ceden electrones para formar o producir iones positivos o cationes. El número de electrones que ceden en una reacción se representa con un número de oxidación positivo. Se encuentran entre los grupos 1A y 2A de la tabla periódica. * Elementos electronegativos: son no metálicos y captan o aceptan electrones en las reacciones químicas, para formar iones negativos o aniones. El número de electrones que captan en las reacciones se representa con un número de oxidación negativo. Los elementos más electronegativos son los del grupo 6A y 7A de la tabla periódica. ELECTRONEGATIVIDAD. Es la capacidad de un átomo para atraer electrones hacia sí. El comportamiento electropositivo o electronegativo se cuantifica asociando un número de electronegatividad entre 0 y 4,1 a los elementos.

4 Los elementos menos electronegativos son los metales entre 0.9 y 1.0. Los más electronegativos son el F, O y N,con 4.1, 3.5 y 3.1 respectivamente. La electronegatividad está ligada al comportamiento enlazante de los elementos. METALES Tiene algún electrón en los orbitales externos, tres o menos. Forman cationes por ceder electrones. Baja electronegatividad. NO METALES Tienen cuatro o más electrones en los orbitales externos. Forman aniones por captar electrones. Alta electronegatividad. 4.- TIPOS DE ENLACES ATÓMICOS Y MOLECULARES. ENLACE IÓNICO. ENLACE COVALENTE. ENLACE METÁLICO. Los átomos enlazados tienen condiciones energéticas más estables que cuando están libres. En general, se puede hablar de enlaces fuertes o primarios y enlaces débiles o secundarios. ENLACES ATÓMICOS. En ellos intervienen grandes fuerzas interatómicas y son los enlaces iónicos, covalentes y metálicos. A.- Enlace iónico: intervienen fuerzas interatómicas relativamente grandes, debidas a la transferencia de un electrón de un átomo a otro, dando lugar a la producción de iones. Formado por átomos muy electronegativos y muy electropositivos. En la ionización el elemento electropositivo cede electrones al elemento electronegativo, dando lugar a la formación de cationes y aniones. No es un enlace direccional. Las fuerzas del enlace son de carácter electrostático o coulombianas, entre iones de carga opuesta. El átomo de Na se reduce al perder el electrón más externo, mientras que el átomo de Cl se expande al aumentar su radio. En general, durante el proceso de ionización, si el átomo forma cationes, se reduce, y si forma aniones, aumenta.

5 B.- Enlace covalente: intervienen fuerzas interatómicas relativamente grandes, debido a la compartición de electrones, para formar un enlace con una dirección determinada. El enlace covalente, se forma entre átomos con poca diferencia de electronegatividad. En lugar de transferir los electrones, los átomos comparten sus electrones más externos s y p, con otros átomos, adquiriendo cada átomo, la configuración electrónica de un gas noble, 3s 2 y 3p 6. Las energías de los dos átomos asociados son menores, lo que implica mayor estabilidad, por la interacción de los electrones. Enlace covalente del carbono: es un caso particular del enlace covalente. Su configuración electrónica es 1s 2, 2s 2 y 2p 2. Según esto, debería formar dos enlaces covalentes con esos orbitales p semillenos, pero en ocasiones, forma cuatro enlaces covalentes de la misma fuerza. Cómo lo hace? Mediante el proceso de hibridación sobre el enlace, según el cual, un orbital 2s es promovido a un orbital 2p, dando lugar a los cuatro orbitales híbridos equivalentes 2p 3.

6 C.- Enlace metálico: en los metales en estado sólido, los átomos están empaquetados en ordenación sistemática o estructura cristalina. Por la cercanía de los átomos, los electrones de valencia pueden ser atraídos por núcleos de átomos contiguos. Como consecuencia de esto, los electrones de valencia, no están asociados a un núcleo único, extendiéndose entre los átomos en forma de nube electrónica de carga de baja densidad. Se pueden visualizar por tanto, los metales sólidos como iones positivos y electrones de valencia dispersos en forma de nube electrónica que cubre una gran extensión. Los electrones de valencia, están por tanto débilmente enlazados a esos núcleos positivos, y por tanto, se mueven con relativa facilidad dentro del metal cristalino. Esta facilidad para moverse, explica la alta conductividad térmica y eléctrica de los metales. La mayor parte de ellos, se pueden deformar sin fracturar, debido a la posibilidad de deslizamiento de los átomos, sin distorsionar la estructura cristalina. Las energías de enlace y los puntos de fusión de los metales varían mucho.

7 ENLACE SECUNDARIO. Fuerzas de Van der Waals: dado que los gases nobles se pueden licuar y solidificar, teniendo sus estructuras electrónicas completas, se supone que entre sus átomos se desarrollan unas fuerzas especiales de atracción que posibilitan este hecho, que no pertenecen a ningún tipo de enlace de los estudiados hasta este momento. A estas fuerzas se les denomina de Van der Waals, y son debidas a la aparición de dipolos variables que se originan en el movimiento de electrones. Dentro de este tipo de fuerzas, cuyo origen son las atracciones y repulsiones de los campos eléctricos y creados por los núcleos y los electrones corticales, aparecen dos efectos fundamentales: a.- Polarización: se da cuando uno de los átomos que forma la molécula tiene más afinidad por los electrones que el otro. La molécula resultante, aunque sea neutra, es de alguna manera polar. En estos casos, la molécula se comporta como un dipolo eléctrico, variando esta polaridad según la distancia y el valor de las cargas. b.- Efectos de dispersión: tiene lugar en las moléculas simétricas y gases nobles, como consecuencia del movimiento de los electrones, que provoca movimientos de los centros de las cargas. Puentes de hidrógeno: se producen en moléculas bipolares como el agua. Se debe a la atracción que existe entre el núcleo del hidrógeno de una molécula y los electrones no compartidos del

8 oxígeno, flúor o nitrógeno. El enlace es más fuerte que el formado por las fuerzas de Van der Waals. 5.- ESTRUCTURA CRISTALINA. REDES CRISTALINAS. ALOTROPÍA. La estructura física de un compuesto sólido es consecuencia de la disposición de sus átomos, moléculas e iones en el espacio. Todo ello, junto con las posibles fuerzas de interconexión entre ellos. En los sólidos donde la estructura espacial se repite, se dice que hay o que posee una estructura cristalina. Los metales, algunas aleaciones y algunos materiales cerámicos poseen una estructura cristalina. El orden de los átomos, en los sólidos que son cristalinos, se representa situando los átomos en el origen de una red de tres dimensiones, llamada retículo cristalino. La unidad repetida de este retículo cristalino, se conoce como celda unitaria.

9 SISTEMAS CRISTALINOS. Según la disposición de los vectores reticulares y de su dirección o ángulos interaxiales, existen siete sistemas cristalinos y catorce retículos espaciales diferentes, que se conocen como Redes de Bravais. Casi todos los metales, cristalizan en tres tipos de estructuras fundamentales: BCC: cúbica centrada en el cuerpo. FCC: cúbica centrada en las caras. HCP: hexagonal compacta. ALOTROPÍA. Dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, un mismo compuesto puede presentar diferentes estructuras cristalinas. A esos estados, se les denomina estados polimórficos o alotrópicos. 6.- PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES. Definen el comportamiento de los materiales en el ámbito industrial. ELASTICIDAD: capacidad de recuperar la forma original o primitiva al cesar la carga que actúa sobre el elemento. Rebasado el límite elástico, las deformaciones son permanentes. PLASTICIDAD: capacidad de adquirir deformaciones permanentes al cesar la carga que actúa sobre el elemento, sin llegar a la rotura. Si se deforma en láminas, se habla de maleabilidad, y si se deforma en hilos, se habla de ductilidad. COHESIÓN: resistencia que ofrecen los átomos a separarse, depende del enlace entre átomos. DUREZA: resistencia que presenta un material a ser rayado o penetrado por otro. Depende de la cohesión entre los átomos del material. TENACIDAD: resistencia a la rotura por acción de fuerzas exteriores. FRAGILIDAD: opuesto a la tenacidad. Facilidad para romperse por acción de fuerzas exteriores.

10 RESISTENCIA A LA FATIGA: resistencia que ofrece un material a los esfuerzos repetidos. RESILIENCIA: energía absorbida en una rotura por impacto. 7.- TIPOS DE ENSAYOS. Se clasifican según rigurosidad, forma y métodos. A.- SEGÚN RIGUROSIDAD. ENSAYOS TÉCNICOS O DE CONTROL: se realizan durante el proceso productivo. Son más simples y menos rigurosos. ENSAYOS CIENTÍFICOS: investigan las características técnicas de nuevos materiales. Son muy rigurosos. B.- SEGÚN LA FORMA. ENSAYOS DESTRUCTIVOS: se modifica la forma y presentación del material. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: no se altera la forma ni la presentación original. C.- MÉTODOS EMPLEADOS EN LA DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES. ENSAYOS QUÍMICOS: analizan la composición química cualitativa y cuantitativa del material, y su comportamiento frente a agentes químicos. ENSAYOS METALOGRÁFICOS: analizan la estructura interna del material. ENSAYOS FÍSICOS Y FÍSICO-QUÍMICOS: determinan las propiedades físicas (presión, punto de fusión, calor específico, conductividad térmica y eléctrica), y posibles imperfecciones del material. ENSAYOS MECÁNICOS: determinan características elásticas y de resistencia de los materiales sometidos a esfuerzos o deformaciones análogas a las reales. Entre ellos, están los ensayos de tracción, compresión, cizalladura, flexión, torsión, dureza, choqueo dinámicos, fatiga y fluencia. 8.- DEFORMACIONES ELÁSTICAS Y PLÁSTICAS. Cuando bajo un esfuerzo de tensión, un material se deforma, y al cesar aquel, este recupera su forma primitiva, se dice que está deformado elásticamente. Las deformaciones elásticas de un material son siempre pequeñas, porque los átomos se desplazan de su posición original, pero no toman nuevas posiciones. Si cuando cesa el esfuerzo, el material no recupera su forma original, se dice que está deformado de modo plástico.

11 9.- RELACIÓN ENTRE TENSIÓN Y DEFORMACIÓN. CONCEPTO DE TENSIÓN Y DEFORMACIÓN UNITARIA. TENSIÓN: cociente entre la fuerza de tracción aplicada en la dirección del eje longitudinal, y la sección transversal de la pieza. σ = F/ A o Unidades en el SI N/m 2 Donde 1N/m 2 = 1 Pascal Al aplicar la fuerza de tracción se produce una deformación en la pieza, en ingeniería, esta deformación, es igual al cociente entre la diferencia de longitudes final y primitiva, y la longitud original. Ԑ = (l l 0 )/l 0 Es un coeficiente adimensional, si bien, se puede expresar en forma de porcentaje, multiplicando el cociente anterior, por 100. ENSAYO DE TRACCIÓN. Una probeta de forma y dimensiones conocidas, se somete a una fuerza uniaxial de tracción, hasta su rotura. Las normas que normalizan las probetas son: UNE 7282 para su preparación. UNE , para las tolerancias en su mecanizado. UNE 7010, recomienda como medidas: S 0 = 150 mm 2 D 0 = 13,8 mm l 0 = 100 mm Las probetas pueden ser cilíndricas o planas. Las primeras son para forjados, barras, redondos. Las planas son para planchas. Las máquinas sujetan la probeta por las mordazas, y detectan las fuerzas aplicadas y las deformaciones producidas. Todo ello, queda registrado gráficamente.

12 DIAGRAMA DE TRACCIÓN. En los diagramas de tracción, pueden diferenciarse claramente dos zonas: una donde las deformaciones son proporcionales a las fuerzas aplicadas, y otro, donde a pequeños incrementos de fuerza, siguen grandes deformaciones. En el eje de abscisas se representan las deformaciones (Ԑ = (l l 0 )/l 0 ), y en el eje de ordenadas, se representan las tensiones (σ = F/ A o ). Zona elástica (OE): caracterizada porque en ella, al cesar la tensión aplicada, el material recupera su forma original. Zona plástica (ES): al rebasar el límite elástico, aunque cese la fuerza, la deformación es permanente. Dentro de la zona elástica, hay dos subzonas. Zona de proporcionalidad (OP): en ella, las deformaciones son proporcionales a las fuerzas aplicadas, resultando σ = cte Ԑ. En esta zona, es donde se debe intentar que trabajen los materiales. Zona no proporcional (PE): el material sigue teniendo comportamiento elástico, pero ya no se puede decir que su deformación sigue una recta, una función lineal, no se puede controlar o predecir la deformación del material en función de la fuerza aplicada. Dentro de la zona plástica hay también dos zonas diferenciadas. Zona límite de rotura (ER): al igual que en la anterior, con pequeñas variaciones de tensión, obtenemos grandes deformaciones, pero en este caso, permanentes. El límite de esta zona, es el punto R, llamado límite de rotura, y a la tensión que se aplica en dicho punto, se la conoce como tensión de rotura, σ R = tensión de rotura. Aunque no se produzca una fractura visual, el material, está roto.

13 Zona de rotura (RS): superado el punto R, aunque la tensión se mantenga constante, o incluso se reduzca, el material sigue deformándose progresivamente, hasta alcanzar la rotura física, en el punto S. Para el caso particular del acero, el diagrama difiere un poco de lo descrito anteriormente. En su caso, por encima del límite elástico, existe una zona, donde se produce un alargamiento muy rápido, sin apenas variar la tensión aplicada. El material fluye sin una causa o fuerza aparente. El fenómeno se conoce como fluencia. El punto F, donde comienza el fenómeno, se conoce como límite de fluencia, y la tensión a la que ocurre, como tensión de fluencia, σ F.

14 LEY DE HOOKE. Las deformaciones producidas en un elemento resistente son directamente proporcionales a las tensiones que las producen. F/Δl = constante tgα = constante Aplicado al diagrama σ - Ԑ, σ/ԑ = constante = E donde E, se conoce como módulo elástico o módulo de Young, que representa la pendiente de la curva tensión/deformación, en la región elástica. Si sustituimos en la expresión el valor de σ = F/A 0 y Ԑ = Δl/l 0, resulta E = Fl 0 / A 0 Δl Así, se obtiene la ecuación fundamental de la tracción. La ley de Hooke para tracción dice que los alargamientos unitarios, son proporcionales a las tensiones que los producen, siendo la constante de proporcionalidad el módulo elástico o módulo de Young.

15 TENSIONES MÁXIMAS DE TRABAJO. A la hora de diseñar piezas, han de tenerse en cuenta las deformaciones según los diagramas de deformación. Para trabajar en zonas de seguridad, sin sobredimensionar en exceso las piezas, la normativa define una tensión máxima de trabajo, σ t, que se definen como el límite de carga al que se puede someter una pieza o elemento simple de una estructura. Este valor, es inferior a la tensión correspondiente al límite de proporcionalidad. Para considerar que una pieza va a trabajar de modo seguro, ha de cumplirse: 1.- Que el elemento no llegue a padecer deformaciones plásticas. 2.- Que se cumpla la ley de Hooke. 3.- Que haya un margen de seguridad ante la aparición de fuerzas imprevistas. Para ello, se calcula la tensión máxima de trabajo, con una de las siguientes expresiones: σ t = σ f / n o σ t = σ r / n donde n es el coeficiente de seguridad. La elección de la fórmula, depende del destino de la pieza, y de la normativa vigente.

16 10.- ENSAYOS MECÁNICOS. ENSAYOS DE DUREZA. Dureza es la resistencia u oposición de un material a ser rayado o penetrado por otro, propiedad que depende de la cohesión. La propiedad mecánica que se mide a través de los ensayos de dureza, por tanto, es la cohesión. Para determinar esta propiedad, se usan penetradores que son forzados en la superficie del material, en condiciones controladas. Después, se mide la profundidad de la huella resultante. ENSAYO BRINELL (UNE ). Se comprime una bola de acero templado de un diámetro determinado, contra el material a ensayar, mediante una carga F y durante un tiempo determinado. Se mide el diámetro de la huella y se calcula la dureza del material, a través del cociente HB = F/S Donde HB es dureza en grados Brinell, F es la carga aplicada en kg, y S es el área del casquete en mm 2. Sabiendo que la superficie del casquete de la huella es S = πdf, siendo f la profundidad de la huella, se puede determinar f, partiendo de la relación entre el diámetro de la bola de acero y el diámetro de la huella. (D/2) 2 (d/2) 2 = (D/2 f) 2 D 2 /4 d 2 /4 = D 2 /4 2Df/2 + f 2 Simplificando, f 2 Df +d 2 /4 = 0

17 resolviendo la ecuación de segundo grado y sustituyendo en la fórmula la expresión de la superficie, se obtiene, Generalmente la dureza Brinell se calcula por medio de tablas, en lugar de por medio de la expresión, donde, conociendo el diámetro de la huella, se encuentra directamente el valor de la dureza. El ensayo Brinell es fiable en perfiles gruesos, pero en perfiles de 6 mm o menos, teniendo en cuenta que la bola de acero es de 10 mm, el material se deforma. Para ello, se puede disminuir la carga, disminuyendo también el diámetro de la bola, de tal manera que el diámetro de la huella quede comprendido entre D/4 y D/2. Considerando el valor medio entre los diámetros indicados, se tiene que d = 0,375D. Las cargas, también deben ser proporcionales al cuadrado del diámetro, P = KD 2. Los tiempos varían según el material, desde los 30 segundos para los aceros y los 3 minutos para los materiales más blandos. ENSAYO VICKERS ( UNE ). A diferencia de la bola de acero utilizada en el ensayo Brinell, en este caso se utiliza como penetrador una pirámide regular de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136º. Se puede utilizar para materiales duros y blandos, y se puede emplear en piezas de muy bajo espesor ( hasta 0,05 mm).

18 Se utilizan cargas desde 1 a 120 kg, si bien lo más habitual es usar cargas de 30 kg. El grado de dureza Vickers, HV, se obtiene de modo similar al Brinell. HV = F/S, Donde HV es la dureza en grados Vickers, F es la carga aplicada en kg, y S es la superficie lateral de la huella en mm 2. S = 4 (lh/2) sen68º = (l/2)/h h = l/2sen68º S = (4 l l)/(2 2 sen68º) = l 2 / sen68º Por otro lado, d 2 = l 2 + l 2 = 2l 2 l 2 = d 2 /2 Sustituyendo en la ecuación de S, S = d 2 / 2sen68º = d 2 / 2 0,9271 = d 2 / 1,8543 D donde HV = 1,8543 F/d 2 ENSAYO ROCKWELL ( UNE ). El método Brinell no permite medir la dureza de los aceros templados, porque se deforman las bolas, para ello se utiliza el método Rockwell. La dureza se determina en función de la profundidad de la huella. Es más rápido que los anteriores, y sirve para materiales blandos y duros, si bien no es tan preciso como los otros dos. Procedimiento. 1.- Se aplica una presión de 10 kp con el penetrador (sea un cono o una bola), hasta conseguir una huella, midiéndose su profundidad, h 1. Se toma como referencia, y se coloca el comparador de la máquina a cero. 2.- Se aumentan las cargas en 90 kp para el penetrador en forma de bola y en 140 para el penetrador en forma de cono, manteniendo la carga un tiempo comprendido entre 3 y 6 segundos. Se mide la profundidad de la huella producida, h Se retiran las cargas adicionales. El penetrador se recuperará y ascenderá hasta una posición, que es h 1 + e. El valor de e no es cero, dado que las deformaciones producidas en el material, son

19 plásticas y elásticas, y al dejar de aplicar la fuerza, las únicas que permanecen son las plásticas, cuyo valor es e. La dureza Rockwell se determina por diferencia respecto a dos números de referencia.

20 ENSAYO DINÁMICO POR CHOQUE. ENSAYO DE RESILIENCIA. La finalidad de este ensayo es determinar la cantidad de energía que absorbe una probeta de medidas determinadas, cuando se rompe de un solo golpe. Este ensayo es importante para materiales que vayan a formar parte de máquinas, ya que suelen estar sometidos a esfuerzos dinámicos. Es la norma UNE la que rige el ensayo de flexión por choque sobre probeta Charpy. Las probetas para el ensayo están normalizadas, suelen tener 55 mm de longitud y una sección cuadrada de 10 mm de lado. En el punto medio está entallada. La entalla suele ser en forma de V o de U. La máquina más utiliza en este ensayo, es el péndulo de Charpy. La máquina tiene una base rígida con dos soportes verticales, unidos por un eje horizontal en la parte superior. En ese eje se encuentra acoplado un brazo giratorio que tiene en su extremo un martillo en forma de disco. Este es el encargado de romper la probeta que produce la rotura. La resiliencia se obtiene por medio de la expresión: Ρ = E p /S Siendo E p la energía absorbida en la rotura y S la sección de la probeta. La resiliencia se expresa en Julios/cm 2.

21 ENSAYOS DE FATIGA. A veces las piezas de una máquina o construcción, se encuentran sometidas a esfuerzos variables en magnitud y sentido, que se repiten con mayor o menor frecuencia. En estos casos, los materiales pueden llegar a romperse con fuerzas inferiores a su límite de rotura, si las cargas se mantienen el tiempo suficiente. Ese fenómeno, se conoce como fatiga. Existen dos leyes fundamentales de la fatiga. 1.- Las piezas metálicas pueden llegar a romperse con cargas inferiores a su límite de rotura e incluso límite elástico, si la carga se repite el tiempo suficiente. 2.- Para que la rotura por fatiga no tenga lugar, es necesario, que la diferencia entre la carga máxima y la carga mínima sea inferior a un valor, llamado límite de fatiga. Los ensayos de fatiga más habituales son los de flexión rotativa y los de torsión. Las roturas por fatiga presentan dos zonas diferenciadas. Una de grano fino mate y distribución ondular, que puede surgir de alguna zona defectuosa, y otra de grano grueso y brillante que indica la rotura final. Las fases de la rotura por fatiga son tres: una de incubación a partir de esa fisura interna, otra de maduración o propagación, y por último la rotura efectiva.

22 ENSAYOS TECNOLÓGICOS. Estos ensayos no tienen un objetivo cuantitativo, sino cualitativo. Buscan determinar el comportamiento del material ante determinados fines. 1.- ENSAYO DE PLEGADO. Se estudian con él las características de plasticidad de los materiales metálicos. Para ello se doblan probetas en condiciones normalizadas y se observa si aparecen grietas por la parte exterior de la curva de plegado, ya que ahí, los esfuerzos de flexión son más elevados. 2.-ENSAYO DE EMBUTICIÓN. Para materiales en forma de plancha, es el más interesante, pues permite conocer su grado de embutido. Se presiona un vástago sobre la plancha hasta que se produzca la primera grieta. Se comprueba el grado de embutición midiendo en milímetros lo que el punzón o vástago ha penetrado hasta esa primera grieta.