Propiedades de los Metales: Mecánicas, Físicas y Microestructuras del Acero

Propiedades mecánicas de los metales

1. Resistencia: capacidad de soportar la carga externa sin que el material se rompa.

2. Dureza: propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de la carga.

3. Plasticidad: capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.

4. Elasticidad: capacidad de un material de volver a sus dimensiones normales después de haber cesado la carga.

5. Tenacidad: la resistencia a la rotura por esfuerzos de impactos que deforman el metal.

6. Fragilidad: propiedad que expresa la falta de plasticidad; por tanto, los materiales frágiles se rompen en el límite elástico.

7. Resiliencia: la resistencia de un metal a su rotura por choque, y se determina por medio del ensayo de Charpy.

8. Fluencia: propiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas.

9. Fatiga: esta propiedad se utiliza para medir materiales que van a estar sometidos a la acción de cargas periódicas.

10. Maleabilidad: es la característica de los metales que permite la obtención de láminas muy delgadas.

Constituyentes microestructurales del acero

11. Austenita: forma estable del hierro puro a temperaturas que oscilan entre los 900 y 1400 ºC. Está formada por una disolución sólida del carbono de hierro, lo que supone un contenido máximo de C del 2%. Es dúctil, blanda y tenaz.

12. Perlita: microestructura formada por capas o láminas alternas de las 2 fases (ferrita y cementita) durante el enfriamiento lento de un acero a temperatura eutectoide. Existen 2 tipos: fina y gruesa.

13. Bainita: mezcla de fases de ferrita y cementita; en su formación intervienen procesos de difusión, entre 215-540 °C.

• Bainita superior: se forma en rangos de temperatura inmediatamente inferiores a los de la perlita. Se compone de agujas o bastones de ferrita con cementita entrelazada.
• Bainita inferior: se forma a temperatura del orden de la martensita Ms (ligeramente superiores).

14. Martensita: nombre que recibe la fase cristalina BCT en aleaciones férreas. Dicha fase se genera a partir de una transformación de fase sin difusión, a una velocidad muy cercana a la velocidad del sonido en el material.

15. Sorbita: microconstituyente que aparece en algunos aceros. Está formado por una matriz ferrítica con partículas gruesas de cementita. En esta estructura las dislocaciones encuentran muchas intercaras cementita-ferrita, que en la perlita y otros microconstituyentes no existen, y esto hace que las dislocaciones se propaguen con facilidad, formando aleaciones muy dúctiles y tenaces.

16. Cementita: se produce por efecto del exceso de carbono sobre el límite de solubilidad. Si bien la composición química de la cementita es Fe3C, la estructura cristalina es del tipo ortorrómbica con 12 átomos de hierro y 4 átomos de carbono por celda. La cementita es muy dura y frágil y, por lo tanto, no es posible utilizarla para operaciones de laminado o forja debido a su dificultad para ajustarse a las concentraciones de esfuerzos.

17. Ferrita: se denomina hierro alfa. Cristaliza en el sistema cúbico, sin ferromagnetismo.

18. Ledeburita: eutéctica que contiene un 95,7% de hierro y un 4,3% de carbono; por lo tanto, no es constituyente de los aceros sino de las fundiciones.

Propiedades físicas

1. Peso específico

Absoluto o relativo. El primero es el peso de la unidad de volumen de un cuerpo homogéneo, y el peso específico relativo es la relación entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia.

2. Punto de fusión

Describe la temperatura en la cual un material o elemento pasa del estado sólido a líquido.

3. Dilatación térmica

Mide cuánto se puede deformar un material con respecto a un diferencial de temperatura; puede causar contracción o dilatación.

Propiedades tecnológicas

1. Conformabilidad

Propiedad del metal que mide su maleabilidad.

2. Ductibilidad

Es la capacidad del metal de dejarse deformar o trabajar en frío.

3. Fusibilidad

Permite obtener piezas fundidas o coladas.

4. Colabilidad

Capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defectos. Para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez.

5. Soldabilidad

Es la aptitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo presión ejercida sobre ambos en caliente.

6. Templabilidad

Es la propiedad de un metal de sufrir transformaciones en su estructura cristalina producto del calentamiento y enfriamiento sucesivo y brusco.

7. Maquinabilidad

Propiedad del metal de dejarse mecanizar mediante una herramienta cortante apropiada. Un material que presenta esta propiedad es fácil de mecanizar.