Mecanismos de Deformación en Materiales Metálicos: Elasticidad, Plasticidad y Endurecimiento

Tipos de Deformación en Materiales

Cualquier material que se somete a esfuerzos de distinta naturaleza está sufriendo deformaciones.

Deformación Elástica

• Son recuperables, no son permanentes.
• Se producen dentro de la zona de elasticidad del metal.
• No se supera su límite de elasticidad.

Deformación Plástica

• Se producen cuando la tensión aplicada supera el límite de elasticidad del metal.
• La forma original ya no se recupera.

Deformación por Fluencia (Creep)

Son deformaciones más o menos lentas que se producen después de haber superado el límite de elasticidad, incluso reduciendo la tensión a valores menores a este límite.

Deformación Plástica por Deslizamiento en Monocristales Metálicos

Los metales están formados por granos de distinta orientación que forman una red cristalina uniforme. La deformación por traslación consiste en el desplazamiento de un fragmento sobre otro. Puede deducirse que los monocristales son blandos.

La deformación plástica tiene lugar solo en ciertos planos y direcciones. El deslizamiento comienza cuando la tensión de cizalladura (cortadura) alcanza su tensión crítica de cizalladura.

Dislocaciones y Mecanismos de Endurecimiento

Las dislocaciones son imperfecciones en los cristales metálicos que facilitan la deformación por deslizamiento.

Tipos de Dislocaciones

• Positivas: Si el número de átomos está por encima en una unidad al de los átomos de los planos inferiores.
• Negativas: Si los planos inferiores tienen un átomo más que los superiores.

Mecanismos de Endurecimiento

Existen tres formas principales de endurecimiento:

1. Endurecimiento por Deformación

   Es el aumento de la tensión requerida para producir deslizamiento debido a una deformación plástica anterior.

2. Bloqueo Mecánico

   Se consigue provocando la aparición de partículas de otra fase en el cristal.

3. Anclaje de las Dislocaciones

   Al calentar el metal y dilatarse, una nube de átomos de otro metal ocupa las dislocaciones.

Deformación Plástica por Maclaje (Twinning)

La estructura cristalina queda perfectamente regular. El maclaje consiste en el desplazamiento de bloques de átomos una distancia que no es múltiplo del espacio interatómico. Estos bloques se llaman maclas.

Tipos de Maclas

• Maclas Mecánicas o de Deformación

  Se dan en metales que cristalizan en el sistema hexagonal y en el sistema cúbico.

• Maclas de Recocido

  Aparecen después de trabajar y recocer los metales que cristalizan en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC).

Trabajo en Frío y Acritud

Los metales están agrupados por granos con orientaciones distintas.

Dependencia de las Deformaciones Cristalinas

Las deformaciones cristalinas dependen de:

• Orientación de los cristales.
• Orientación de las juntas intergranulares.
• El tamaño del grano.

Tolerancias de Manufactura

Se refiere a un margen permisible en la dimensión nominal o el valor especificado de una pieza manufacturada. El propósito de una tolerancia es especificar un margen para las imperfecciones en la manufactura de una parte o un componente.