12/04/2018
El endurecimiento por deformación, también conocido como acritud o endurecimiento en frío, es un proceso fundamental en la ciencia de los materiales que describe el aumento de la resistencia mecánica de un material debido a la deformación plástica. Este fenómeno se debe al incremento en la densidad de dislocaciones en la estructura cristalina del material, dificultando el movimiento de estas y, por consiguiente, la deformación posterior.
¿Qué es la Acriud?
La acritud, en esencia, es un cambio en las propiedades mecánicas de un material, principalmente un aumento en su dureza y resistencia, causado por la deformación plástica. Cuando un material metálico se deforma plásticamente, se generan un gran número de dislocaciones. Estas son imperfecciones en la estructura cristalina que actúan como obstáculos al movimiento de otras dislocaciones. A medida que la deformación continúa, la densidad de dislocaciones aumenta, haciendo más difícil la deformación adicional. Este aumento de la resistencia se refleja en una mayor fuerza necesaria para deformar el material posteriormente.
Es importante destacar que la acritud es un proceso que ocurre a temperatura ambiente o relativamente bajas, a diferencia del recocido, que implica el calentamiento del material para aliviar las tensiones internas.
Tipos de Deformaciones
La deformación, en ingeniería, se refiere a cualquier cambio en la forma o tamaño de un cuerpo. Podemos clasificar las deformaciones en dos grandes grupos:
- Deformación elástica: Es una deformación reversible. Cuando se elimina la fuerza aplicada, el material regresa a su forma original. Se rige por la ley de Hooke, que establece una relación lineal entre la tensión y la deformación dentro del límite elástico.
- Deformación plástica: Es una deformación irreversible. Incluso después de retirar la fuerza aplicada, el material conserva una deformación permanente. Esta deformación implica el movimiento y la multiplicación de dislocaciones en la estructura cristalina, lo que lleva al fenómeno de la acritud .
Dentro de la deformación plástica, existen distintos tipos, dependiendo del estado de tensiones aplicado al material:
- Tracción: El material se estira, produciendo un alargamiento.
- Compresión: El material se comprime, resultando en un acortamiento.
- Cizalladura: Se aplica una fuerza tangencial, deformando el material de forma angular.
- Torsión: Se aplica un momento de torsión, causando una rotación en el material.
Tensión y Deformación: La Relación Fundamental
La relación entre la tensión (fuerza aplicada por unidad de área) y la deformación (cambio de forma o tamaño) es fundamental para entender el comportamiento de los materiales. Esta relación se representa gráficamente en la curva tensión-deformación. Esta curva muestra diferentes regiones que reflejan el comportamiento elástico y plástico del material.
En la región elástica, la relación entre tensión y deformación es lineal, obedeciendo la ley de Hooke. El módulo de Young, una propiedad del material, representa la pendiente de esta región lineal. Una vez superado el límite elástico, el material empieza a deformarse plásticamente, entrando en la región de endurecimiento por deformación donde se manifiesta la acritud.
La Curva Tensión-Deformación y la Acriud
| Etapa | Descripción | Relación con la Acriud |
|---|---|---|
| Región Elástica | Deformación reversible. Obedece la Ley de Hooke. | No hay acritud. |
| Límite Elástico | Punto de transición entre la deformación elástica y plástica. | Comienzo de la acritud. |
| Endurecimiento por Deformación | Aumento de la resistencia del material debido al incremento de dislocaciones. | Acriud se manifiesta plenamente. El material se vuelve más duro y resistente. |
| Estricción | Reducción del área de la sección transversal del material. | Indica el fin del endurecimiento por deformación y el inicio de la fractura. |
| Fractura | Ruptura del material. | Fin del proceso. |
La curva tensión-deformación es esencial para determinar las propiedades mecánicas de un material, incluyendo su resistencia a la tracción, ductilidad y el grado de acritud que experimenta. La forma de la curva varía dependiendo del material y las condiciones de prueba.
Acriud en Metalurgia
En metalurgia, la acritud es un proceso controlado que se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas de los metales. Mediante procesos de deformación plástica como el laminado, trefilado o forja, se puede aumentar la resistencia y dureza de los metales. Sin embargo, este proceso también puede reducir la ductilidad, haciendo que el material sea más frágil. El control de los parámetros de deformación es crucial para lograr las propiedades deseadas.
Es importante considerar que la acritud inducida puede ser aliviada mediante tratamientos térmicos posteriores, como el recocido, para restaurar la ductilidad y mejorar la maquinabilidad.
Consultas Habituales sobre la Acriud
- ¿Qué es el límite elástico? Es el punto en la curva tensión-deformación donde el material deja de comportarse elásticamente y comienza a deformarse plásticamente.
- ¿Cómo se mide la acritud? Se mide mediante ensayos de dureza, como los ensayos de Brinell, Rockwell o Vickers.
- ¿Cómo se puede controlar la acritud? Mediante el control de los parámetros de deformación (cantidad, velocidad, temperatura) y tratamientos térmicos posteriores.
- ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la acritud? Ventajas: Mayor resistencia y dureza. Desventajas: Menor ductilidad y posible fragilización.
El fenómeno de la acritud, o endurecimiento por deformación, es un concepto crucial en la ciencia e ingeniería de los materiales. Comprender la relación entre la tensión, la deformación y la acritud es esencial para seleccionar y procesar materiales adecuadamente, logrando las propiedades mecánicas deseadas en diversas aplicaciones. El análisis de la curva tensión-deformación proporciona información valiosa sobre el comportamiento del material y la magnitud del endurecimiento por deformación experimentado.