Fundamentos de las Propiedades Mecánicas y la Deformación de Materiales de Ingeniería

Las propiedades mecánicas de los materiales son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros. Desde el punto de vista del comportamiento mecánico en ingeniería, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes **procesos de mecanizado**.

Fases de Deformación del Acero

1. Zona Elástica

Durante esta fase, cualquier fuerza que deforme al material lo hará **elásticamente**. Esto significa que, al retirar la fuerza, el material *regresará* a su forma original. Dentro de la zona elástica, la razón entre el **esfuerzo** y la **deformación** es constante hasta llegar al **límite de proporcionalidad**, donde la razón deja de ser constante. La deformación *continuará* hasta llegar al **esfuerzo de fluencia** (comúnmente conocido como esfuerzo de yielding).

2. Plasticidad Perfecta o Fluencia

Durante esta fase, el material se *deformará* **plásticamente**, con lo que al retirar la fuerza ya no *regresará* a su forma original. Durante esta fase, se suele referir al material como **perfectamente plástico**.

3. Endurecimiento por Deformación

Al pasar la fase de fluencia, será posible resistir una mayor fuerza (mayor esfuerzo) hasta llegar al **esfuerzo máximo** (o último esfuerzo).

4. Estricción (Neckdown)

Durante esta fase, el material comienza a deformarse sobre una región específica, con lo que se *verá* más angosto en esa región. Debido a esta reducción de área, la fuerza soportada disminuirá y finalmente *llegará* a la **fractura** (fallo). El esfuerzo de fractura se denota por el signo [Nota: El signo no está especificado en el texto original].

Conceptos Fundamentales de la Mecánica de Materiales

Tensión Mecánica

La **tensión mecánica** es el valor de la distribución de **fuerzas** por unidad de área en el entorno de un punto material dentro de un cuerpo material o **medio continuo**.

Deformación

La **deformación** es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a la aplicación de una o más **fuerzas** sobre el mismo o la ocurrencia de **dilatación térmica**.

Fluencia o Cedencia

La **Fluencia** o **cedencia** es la deformación brusca de la **probeta** sin incremento de la carga aplicada que se puede llegar a producir en el **ensayo de tracción** (depende del material; algunos experimentan fluencia, otros no). El fenómeno de fluencia se da cuando las **impurezas** o los **elementos de aleación** bloquean las **dislocaciones** de la **red cristalina**, impidiendo su deslizamiento (mecanismo mediante el cual el material se **deforma plásticamente**). Alcanzado el **límite de fluencia**, se logra liberar las dislocaciones, produciéndose la deformación bruscamente. La deformación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta, pero concentrándose en las zonas en las que se han logrado liberar las dislocaciones (**bandas de Luders**). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre la **deformación elástica** y **plástica** del material no se aprecia de forma clara.

La **estricción** es la responsable del descenso de la curva de **tensión-deformación**.

Límite Elástico o Límite de Elasticidad

El **límite elástico**, también denominado **límite de elasticidad**, es la **tensión** máxima que un **material elástico** puede soportar sin sufrir **deformaciones permanentes**. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la **Ley de Hooke**.

Módulo de Elasticidad o Módulo de Young

El **módulo de elasticidad** o **módulo de Young** es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un **material elástico** según la dirección en la que se aplica una fuerza. Para un material **elástico lineal** e **isótropo**, el módulo de Young tiene el mismo valor para una **tracción** que para una **compresión**, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado **límite elástico**. Es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud, no disminuye.

Ductilidad

La **ductilidad** es la propiedad que presentan algunos **metales** y **aleaciones** cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sin romperse, permitiendo obtener **alambres** o **hilos**. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. En otros términos, un material es dúctil cuando la relación entre el **alargamiento longitudinal** producido por una tracción y la disminución de la sección transversal es muy elevada.