ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN

Ing. Samuel Rodríguez López

Endurecimiento por deformación en frío

El endurecimiento por deformación plástica en frío es el fenómeno por medio del cual un metal dúctil se vuelve más duro y resistente a medida es deformado plásticamente. Generalmente a este fenómeno también se le llama trabajo en frío, debido a que la deformación se da a una temperatura "fría" relativa a la temperatura de fusión absoluta del metal.

El fenómeno de endurecimiento por deformación se explica así:

1. El metal posee dislocaciones en su estructura cristalina.

2. Cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando la deformación plástica.

3. Al moverse las dislocaciones, aumentan en número.

4. Al haber más dislocaciones en la estructura del metal, se estorban entre sí, volviendo más difícil su movimiento.

5. Al ser más difícil que las dislocaciones se muevan, se requiere de una fuerza mayor para mantenerlas en movimiento. Se dice entonces que el material se ha endurecido.

Para que el endurecimiento del metal se mantenga, es necesario que las dislocaciones que fueron creadas durante la deformación se mantengan en la estructura del metal. La estructura cristalina del metal tiene un número "normal" de dislocaciones. La deformación plástica ha causado que hayan más dislocaciones que ese número "normal", por lo que la estructura cristalina tenderá a hacer desaparecer a las dislocaciones "extra".

Si se aumenta la temperatura del material hasta el grado que se permita la difusión atómica, las dislocaciones "extra" desaparecerán del material, haciendo que éste recupere las propiedades mecánicas que tenía antes de ser deformado.

Sabemos que la difusión se activa a una temperatura mayor que 0.4 veces la temperatura de fusión del material en grados absolutos, por lo tanto se tendrá lo siguiente:

Trabajo en frío.-Existe endurecimiento por deformación.-Se crean dislocaciones y éstas quedan en el material.-El material endurece

Trabajo en caliente-No existe endurecimiento por deformación.-Se crean dislocaciones pero éstas desaparecen por difusión.-El material no endurece.

El trabajo en frío no solo causa un aumento de las dislocaciones en la estructura del metal, sin que también causa la deformación de sus granos. La combinación de los granos deformados con el aumento de dislocaciones causa esfuerzos residuales dentro del material.

Los esfuerzos residuales no son más que zonas de tensión o compresión que existen dentro del material sin que sean generadas por fuerzas externas. Los esfuerzos residuales pueden causar el debilitamiento del material, haciendo que falle a esfuerzos aplicados menores a su resistencia nominal.

Dislocación

Las dislocaciones son defectos de la red cristalina de dimensión uno, es decir que afectan a una fila de puntos de la red de Bravais. Las dislocaciones están definidas por el vector de Burgers, el cual permite pasar de un punto de la red al obtenido tras aplicar la dislocación al mismo. Las dislocaciones suceden con mayor probabilidad en las direcciones compactas de un cristal y son sumamente importantes para explicar el comportamiento elástico de los metales, así como su maleabilidad, puesto que la deformación plástica puede ocurrir por desplazamiento de dislocaciones.

Difusión

La difusión es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente.