Lección Teach
Elegir un material: dureza, tenacidad y resistencia
El alumnado usa el laboratorio remoto Materials para comparar evidencias de dureza, impacto y tracción, y recomendar una combinación para una pieza que puede rayarse, golpearse o someterse a cargas capaces de superar el límite elástico y provocar deformación permanente o rotura.
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Resultados de aprendizaje
Distinguir dureza, tenacidad y resistencia como propiedades diferentes.
Evaluar de forma preliminar la idoneidad de una combinación de material / aleación / tratamiento mediante evidencias de la sesión de laboratorio y de referencia.
Relacionar un ensayo de laboratorio con una necesidad de diseño.
Evitar conclusiones del tipo 'el material más duro siempre es el mejor'.
Defender una elección de material con evidencia y una limitación.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
1. El problema de diseño
8 min
Elige un material para el tirador de un cajón del taller escolar. Un cajón atascado somete el tirador a tracción y una herramienta puede golpearlo. Prioridad principal: evitar deformación permanente o rotura al tirar. Segunda prioridad: soportar impactos accidentales sin fractura frágil. Las marcas superficiales importan menos. Examina el acero 1.4301, en estado de suministro, como candidato preliminar. Las probetas no son tiradores terminados: para fijar una carga segura también se necesitan dimensiones, uniones y ensayos adecuados.
No hay una única propiedad que haga que un material sea bueno. En esta actividad compararás tres propiedades distintas:
- Dureza: resistencia a que la superficie se marque o se raye.
- Tenacidad: capacidad de absorber un golpe sin romperse de forma frágil.
- Resistencia mecánica: capacidad de soportar cargas o tensiones de tracción antes de superar el límite elástico y sufrir deformación permanente, o antes de romperse. No es lo mismo que la rigidez: la rigidez y la geometría de la pieza determinan cuánto se flexiona elásticamente bajo carga.
¿Qué ensayo responde más directamente a la prioridad principal del tirador y por qué? Distingue dureza, tenacidad y resistencia.
2. Observa ensayos de materiales
22 min
El laboratorio permite seleccionar material, aleación, tratamiento y método de ensayo. Trabaja solo con la ruta verificada o con otra ruta que esté visible en tu sesión, que el docente haya comprobado por separado antes de clase y que después te haya indicado. Si la pantalla muestra un número, copia también la unidad; si solo muestra imagen o vídeo, describe la evidencia visible.
Abrir Materials y recoger evidencias
Abre Materials desde esta actividad. Selecciona steel → 1.4301 → as delivered → Hardness measure → HV1.
Realiza el ensayo de dureza y registra material, método, huella y cualquier valor con su designación completa. HV1 identifica la condición Vickers; por sí solo no es un valor de dureza.
Usa la foto de impacto y los datos de tracción incluidos abajo para la misma aleación y tratamiento. Introduce ambas filas como referencias.
En una sesión más larga, el docente puede asignar otro ensayo disponible. Distingue probeta y fuente; no deduzcas una propiedad a partir de otra.
Evidencia de referencia incluida — mismo material: acero / 1.4301 / estado de suministro.
| Ensayo | Fuente exacta | Evidencia utilizable | Límite | |---|---|---|---| | Impacto | 14301_D_NBI_V1_FS_1 | Observa la foto de fractura de abajo. Describe textura y bordes visiblemente deformados. | La foto sola no da energía absorbida ni demuestra que el tirador soporte impactos. | | Tracción | 14301_D_TT_V2_Value.csv | Fuerza máxima registrada: 58,528 kN a 25,334 mm de desplazamiento de máquina; fuerza final registrada: 22,6432 kN a 31,4555 mm. | Fuerza y desplazamiento de máquina no son tensión y deformación unitaria. Sin geometría de probeta, no los conviertas en carga admisible del tirador ni resistencia en MPa. |
Combina estas dos referencias con tu observación de dureza. Son de la misma aleación y tratamiento, pero de probetas y ensayos distintos. Identifica las dos filas como evidencia de referencia incluida.
Superficie de fractura de una probeta entallada de acero 1.4301 tras impacto, con textura y bordes deformados.
Evidencias de propiedades de materiales
Completa tres filas: tu observación de dureza y las dos referencias incluidas. Identifica fuente, material/aleación/tratamiento, propiedad, prueba y confianza justificada. No se aporta energía de impacto numérica; deja vacía esa celda opcional.
| Ensayo y fuente de evidencia | Procedencia exacta de la evidencia | Material / aleación / tratamiento | Propiedad que evalúa | Evidencia observada | Número y unidad si aparece | Confianza y razón |
|---|---|---|---|---|---|---|
¿Qué afirmación usa mejor los ensayos del laboratorio?
3. Decide con criterios
15 min
Elige dos propiedades que representen requisitos de diseño potencialmente contrapuestos para la pieza del taller. Explica por qué ambas son importantes y valora si tu tabla contiene evidencias comparables de la misma combinación de material / aleación / tratamiento. No afirmes ni insinúes una relación de compensación o un patrón opuesto salvo que ambas propiedades se hayan medido de forma comparable en al menos dos combinaciones o condiciones y muestren ese patrón; en caso contrario, indica qué comparación falta.
Para la pieza del taller, nombra la combinación candidata preliminar de material / aleación / tratamiento mejor respaldada o declara explícitamente que los datos no permiten decidir. Usa evidencias de los ensayos e indica qué evidencia de la misma combinación, qué umbral de aceptación o qué comparación válida falta para tomar una decisión firme.
4. Recomendación final
10 min
Escribe 4–5 frases al responsable del taller sobre el tirador del cajón. Nombra la aleación y el tratamiento estudiados. Usa dos observaciones e indica cuál viene de tu ensayo y cuál de las referencias incluidas. Explica qué muestran sobre las prioridades de tracción e impacto y qué no permiten asegurar. Termina con una recomendación provisional o un veredicto no concluyente y una prueba o límite de diseño concreto necesario antes de aprobar el tirador.
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