Deformación Plástica y Endurecimiento en Metales: Mecanismos y Factores Clave

Mecanismos de Deformación Plástica en Metales

La deformación plástica tiene su origen en la formación y movimiento de dislocaciones. Un mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas).

Las dislocaciones no se mueven en cualquier dirección con el mismo grado de facilidad. Existen planos preferenciales (planos de deslizamiento) y dentro de ellos, direcciones preferenciales (direcciones de deslizamiento).

Los planos de deslizamiento poseen elevada densidad superficial y lineal de átomos (más compactos). El conjunto de planos y direcciones donde las dislocaciones podrán moverse se llama sistema de deslizamiento, proceso por el cual se promueve la deformación plástica en metales. Las dislocaciones se mueven más en los planos más compactos. La ductilidad depende del grado de compactación de los planos de deslizamiento y del número de sistemas de deslizamiento. FCC es más dúctil por tener planos más compactos.

Factores de Endurecimiento en Metales

• Deformación en Frío (por debajo de -0.4Tf)

  Se vuelve más resistente ya que se generan más dislocaciones, lo que incrementa su interacción entre ellas y dificulta su deslizamiento. Esto es útil para endurecer aleaciones metálicas. Pero es un problema para procesos como el laminado, en los que el límite elástico podría ser demasiado alto y haría falta un recocido. (Más resistencia, menos ductilidad).

• Reducción del Tamaño de Grano

  Un metal con grano más fino es más resistente y duro. En muchos metales, el límite elástico (σe) depende del tamaño del grano. Cuando el grano no puede avanzar, se va creando una tensión en las dislocaciones en la frontera del siguiente grano, produciendo una variación en el otro grano. Algunos tipos de aleaciones, a más resistencia, más ductilidad.

  Los límites del grano también actúan como barreras al movimiento de dislocaciones, ya que son zonas de gran desajuste atómico. Cuanto mayor sea la desorientación cristalográfica entre vecinos, más difícil será la dislocación.

  La acumulación de dislocaciones en el límite produce un esfuerzo que puede permitir a las dislocaciones saltarlo o activar la dislocación en otros granos.

Otros Factores que Producen Endurecimiento en Materiales Metálicos

• Solución Sólida

  Los metales muy puros suelen ser más blandos y menos resistentes que las soluciones sólidas formadas con el mismo metal base. El aumento de la concentración de átomos de impurezas aumenta el límite elástico y la resistencia a tracción.

• Presencia de Precipitados y/o Dispersoides

  La existencia de partículas de una fase dura por todo el material constituye un modo eficaz de aumentar la resistencia del material. Si han sido diseminados en el material fundido antes de solidificar o creadas en el interior del material ya sólido, se llaman dispersoides. En cambio, si se han formado por pérdida de solubilidad, son precipitados.

Modulación de la Dureza de Materiales Metálicos

Si se recalienta un metal trabajado en frío, la estructura del metal puede revertir a su estado previo. Esto puede ser resultado de dos procesos:

1. Recuperación
2. Recristalización

Una posible consecuencia es el crecimiento de los granos.

Materiales Compuestos: Refuerzos

• Longitud Crítica de Fibra

  Determina la efectividad del refuerzo. Las fibras más largas y continuas soportan mejor las tensiones, son más eficientes (anisótropas). Las fibras cortas y discontinuas son menos eficientes (isótropas).