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Questions and Answers
¿Qué características principales destacan a los metales en la industria de la construcción?
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¿Cómo se diferencian los metales de los cuerpos no metálicos?
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Los metales se diferencian de los cuerpos no metálicos por una serie de características propias.
¿Qué se utiliza para estudiar el comportamiento mecánico de los materiales?
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¿Qué es la ley de Hooke?
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La deformación plástica en los materiales metálicos es recuperable.
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La __________ se define como la carga aplicada en cada instante dividida por el área original de la sección transversal.
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¿Cuál de las siguientes propiedades NO es característica de los metales?
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Los metales en estado puro se encuentran comúnmente en la naturaleza.
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La estructura cristalina de los metales se forma por la solidificación de la masa líquida, donde los átomos se organizan en ____________.
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¿Qué fuerza mantiene unidas a las partículas en la estructura de los cristales metálicos?
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Relaciona los siguiente sistemas cristalográficos con ejemplos de metales:
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¿Cuál es uno de los ensayos más utilizados para obtener información sobre la ductilidad y resistencia del acero?
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¿Cómo se llama el penetrador utilizado en el ensayo de dureza Brinell?
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¿Cuáles son algunas características del ensayo de dureza Vickers? (Selecciona todo lo que corresponda)
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¿Qué se denomina endurecimiento por trabajo en relación con la deformación plástica?
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¿Qué tipo de deformación ocurre cuando se produce un desplazamiento atómico con respecto a las posiciones originales en un plano cristalino?
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La ductilidad es una medida del grado de deformación plástica que puede soportar un metal sin fracturarse.
La ductilidad es una medida del grado de deformación plástica que puede soportar un metal sin fracturarse.
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La ___ es una medida del grado de deformación plástica que puede soportar un metal hasta fracturarse.
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¿Cómo se expresa el resultado en el ensayo de dureza Rockwell?
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Los resultados de los ensayos de impacto se utilizan directamente para el diseño de materiales.
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¿En qué unidades se mide el resultado del método Charpy?
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¿Qué sucede con los cristales metálicos cuando se someten a temperaturas elevadas durante un tiempo prolongado?
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¿Qué tratamiento térmico se practica dentro de túneles con los artículos avanzando a contracorriente con aire?
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El revenido consiste en someter al metal a una temperatura inferior a la crítica y luego enfriar lentamente.
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La ________ formada en el templado presenta una ductilidad prácticamente nula.
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Relaciona el tratamiento termoquímico con su descripción:
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¿Cuál es uno de los tratamientos térmicos mencionados para los metales?
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El acero laminado en caliente es ideal cuando las tolerancias dimensionales son muy importantes.
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¿Qué procedimiento se menciona para remover la rugosidad en el acabado superficial del acero?
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La electrodepósito consiste en la formación de una delgadísima capa metálica sobre el material base a través de un proceso ____________.
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Relaciona los tratamientos superficiales con su descripción:
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Study Notes
Unidad Temática 3: Metales y Aceros para la Construcción
3.1 Metales
- Definición: grupo de elementos químicos con características particulares que los hacen muy útiles en la industria de la construcción.
- Características físicas:
- Estado de agregación sólidos a excepción del mercurio que se encuentra líquido
- Brillo metálico
- Ductilidad: se les puede dar forma sin romperse
- Maleables: se les puede dar forma de láminas
- Tenacidad: resistente a la ruptura
- Conductores de la electricidad
- Conductores de calor
- Densidad elevada comparada con los no metales
- Punto de fusión elevado
- Características químicas:
- Al ionizarse adquiere carga eléctrica positiva
- Al combinarse con el oxígeno forman óxidos básicos
- Tienen tendencia a perder electrones y convertirse en cationes
3.1.1 Clasificación de los Metales
- Metales ferrosos:
- Aceros
- Fundiciones
- Metales no ferrosos:
- Aluminio
- Cobre
- Plomo
- Zinc
- Estaño
3.1.2 Estructura de los Metales
- Presentan una apariencia externa de materiales homogéneos en estado sólido.
- Constituidos por pequeños cristales que se forman al solidificarse la masa líquida de la que derivan por enfriamiento.
- Estructura cristalina: ordenamiento regular que se forma al solidificarse la masa líquida.
- Celda estructural: cuerpo geométrico que se repite a lo largo de la red.
- Sistemas cristalográficos:
- Cúbico
- Tetragonal
- Ortorrombico
- Romboédrico
- Hexagonal
- Monoclínico
- Triclínico
3.1.3 Propiedades de los Metales
- Propiedades mecánicas:
- Ensayo tracción
- Comportamiento tensión-deformación
- Diagrama real y convencional
- Deformaciones:
- Interpretación a través de la estructura interna
- Recuperación elástica durante la deformación plástica
- Ductilidad
- Resilencia
- Tenacidad
3.2 Aleaciones Metálicas
- Concepto: mezcla de dos o más metales.
- Diagrama de equilibrio hierro-carbónico:
- Eje Y: estado del hierro con la temperatura
- Eje X: formaciones por adición de carbón
- Aceros especiales o aleados:
- Identificación de los aceros según SAE
3.3 Aceros para Construcción
- Aceros comunes:
- Clasificación según % de carbono
- Obtención de los productos
- Ensayos del acero:
- Ensayo de tracción
- Ensayo de dureza
- Ensayo de impacto
- Ensayo de doblado
3.4 Tratamientos de los Metales
- Tratamientos térmicos:
- Templado
- Recocido
- Normalizado
- Revenido
- Temple y revenido
- Tratamientos químicos:
- Cementación
- Nitruración
- Cianuración y carbonitruración
- Tratamientos mecánicos:
- En frío
- En caliente
- Tratamiento de superficies metálicas:
- Electrodeposición
- Depósitos químicos
- Inmersión en caliente### Metales y Aceros para la Construcción
Propiedades de los Metales Debida al Enlace Metálico
- Gran movilidad de electrones
- Conducción eléctrica: los electrones débilmente enlazados se mueven con facilidad al aplicar un voltaje
- Ductilidad: los átomos ordenados y empacados compactamente pueden deslizarse unos sobre otros sin producir fractura
- Son altamente maleables
- Conductividad térmica: las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas debido a la gran movilidad de electrones de valencia
Propiedades Mecánicas de los Materiales Metálicos
- La resistencia, dureza, ductilidad y rigidez son propiedades mecánicas importantes
- Las propiedades mecánicas se determinan mediante ensayos de laboratorio cuidadosamente diseñados que replican las condiciones de servicio
- La forma de la curva tensión-deformación depende de las dimensiones de la muestra
Ensayo de Tracción
- Se utiliza para determinar las propiedades mecánicas de los materiales
- La probeta se deforma, por lo general hasta la fractura, con una carga de tracción gradualmente creciente
- La probeta con forma de "Hueso de perro" se elige para limitar la deformación a la región central estrecha
Comportamiento Tensión-Deformación
- Para muchos metales a tensiones bajas hay una relación lineal entre la tensión y la deformación (Ley de Hooke)
- El módulo de elasticidad (E) es un parámetro importante para calcular deformaciones elásticas
- La deformación elástica no es permanente, si se deja de aplicar la carga, la muestra vuelve a su forma original
Diagrama Real y Convencional
- El diagrama convencional muestra la tensión en función de la deformación, considerando el área inicial de la sección transversal
- El diagrama real muestra la tensión en función de la deformación, considerando el área real de la sección transversal en cada punto
Deformaciones
- La deformación elástica macroscópica se manifiesta como pequeños cambios en la distancia interatómica y en el estiramiento de los enlaces interatómicos
- La deformación plástica corresponde a la ruptura de uniones entre átomos vecinos y a la formación de uniones nuevas
- Las dislocaciones pueden existir en cristales debido a fallas de crecimiento, pero en general las producen las fuentes de dislocaciones que operan bajo la acción de un esfuerzo
Recuperación Elástica Durante la Deformación Plástica
- Si se deja de aplicar la tensión durante el ensayo de tracción, una fracción de la deformación total se recupera como deformación elástica
- La magnitud de la deformación elástica que se recupera durante la descarga corresponde a la deformación de recuperación
Ductilidad
- Es una medida del grado de deformación plástica que puede soportar un metal hasta fracturarse
- Los materiales dúctiles son indulgentes, ya que si se produce un error de diseño, el material no se fractura, se deforma### Aceros ADN
- Los aceros ADN solo tienen especificados por la norma los contenidos de Azufre y Fósforo, por lo que la composición queda a elección del fabricante.
- Los diámetros menores se fabrican con un acero similar al SAE 1045, mientras que los diámetros mayores con un grado aproximado al SAE 1541.
- Los aceros microaleados se utilizan frecuentemente en diámetros de 25 y 32 mm, con Niobio (Nb) o Vanadio (V) para disminuir el tamaño de grano y aumentar la resistencia y ductilidad.
Características mecánicas
- Se obtienen mediante el manejo de la composición química y correctos procesos de laminado con equipos de alta tecnología.
- La superficie de las barras tiene dos nervaduras longitudinales y nervaduras transversales dispuestas en espina de pescado a 45° con respecto al eje de la barra, lo que asegura una alta adherencia al hormigón.
Variantes
- Existe una variante que presenta características especiales de soldabilidad, denominada ADN-420-S.
Aplicaciones
- Se utiliza en la confección de armaduras para cualquier tipo de estructura de hormigón armado (losas y muros, vigas y columnas, muros de contención, tanques y reservorios de agua, edificios en altura, puentes, diques, centrales eléctricas, obras industriales, pavimentos de hormigón en general, aeropuertos, etc.).
Aceros de alto carbono
- La composición química es: C: 0,6% a 1,76%, Mn: 0,6 a 0,9%, Si < 0,35%, P < 0,03%, S < 0,03%.
- Características: elevada resistencia, dureza y fragilidad, baja ductilidad.
- Pueden ser sometidos a temple y revenido para dotarlos de mayor resistencia al desgaste, aunque debe cuidarse el enfriado para evitar fisuras.
Aplicaciones de aceros de alto carbono
- Se utilizan donde es necesario incrementar la resistencia al desgaste y conseguir altos niveles de dureza.
- Fabricación de herramientas de corte: hojas de sierra, cuchillos, mechas, tenazas, pinzas.
- Elementos de tensión: alambres, tensores.
Obtención de productos
- Los aceros obtenidos en las acerías se someten a un proceso de colada continua en que el acero líquido se vierte en un molde sin fondo.
- Se obtienen productos intermedios llamados desbastes planos, tochos y palanquillas (barras de sección cuadrada o rectangular).
- Luego se realiza un proceso de laminado para obtener productos comerciales.
Productos comerciales
- Chapas planas en hojas rectangulares (espesores máximos de 2 pulgadas o 50 mm).
- Chapas conformadas: acanaladas de perfil ondulado, trapezoidal, etc.
- Perfiles de sección normalizada: perfiles "doble T", "U", "L", "T", etc.
- Barras redondas y cuadradas.
- Planchuelas: barras de sección rectangular cuyas medidas se especifican normalmente en múltiplos y submúltiplos de pulgadas.
- Tubos y caños: con diferentes espesores de pared para los distintos diámetros.
Ensayos del acero
- Ensayos de tracción, dureza, impacto y doblado.
- El ensayo de tracción es uno de los test mecánicos más empleados para el acero, ya que permite medir al mismo tiempo la resistencia y la ductilidad.
Ensayos de dureza
- El ensayo de dureza mide la resistencia de un material a la penetración de un punzón.
- Existen tres principales formas de realizar este ensayo: dureza Brinell, dureza Vickers y dureza Rockwell.
Dureza Brinell
- El método Brinell consiste en comprimir sobre la superficie del material a ensayar una bolilla de acero muy duro durante un cierto tiempo, produciendo una impresión en forma de casquete esférico.
- El número de dureza Brinell se expresa como la relación entre la carga P y el área de la superficie de la huella.
Dureza Vickers
- El método Vickers es semejante al ensayo de dureza Brinell, pero utiliza una pirámide de diamante como penetrador.
- La dureza Vickers se expresa como la relación entre la carga P aplicada y la superficie de la impronta resultante.
Dureza Rockwell
- El método Rockwell consiste en hacer una indentación en una probeta con un penetrador de diamante esferocónico o un penetrador esférico de acero, aplicando sucesivamente dos cargas y determinando la profundidad permanente de la huella.
- La dureza Rockwell se expresa en función de la profundidad de la huella y no de su superficie.
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Description
Aprende sobre las características que destacan a los metales en la industria de la construcción, su diferencia con los cuerpos no metálicos, y conceptos fundamentales de mecánica de materiales como la ley de Hooke y la deformación plástica.
