Temperaturas En El Acero

PROCESOS DE CONFORMADO MECÁNICO. M. EN I. TERESITA ROBERT N., 2008
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INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE LOS METALES
Los aspectos más importantes en el comportamiento mecánico de los metales son:
1. La ductilidad, que es la propiedad de soportar grandes deformaciones plásticas para producir
piezas útiles,
2. La resistencia mecánica, que es responsable de que losmetales soporten grandes esfuerzos sin
romperse.
Ambas propiedades son fuertemente dependientes de la temperatura a la cual se realiza la prueba.
En general la resistencia disminuye y la ductilidad se incrementa al aumentar la temperatura de prueba,
Fig. 1.
Fig. 1. Influencia de la temperatura en el comportamiento de acero al carbón. [1]
La Fig. 2 muestra la variación de la resistencia a latracción de varios metales y aleaciones en
función de la temperatura.
Fig. 2. Influencia de la temperatura en la resistencia a la tracción de diferentes metales y aleaciones. [2]
Al incrementarse la temperatura se produce generación de nuevos sistemas de deslizamiento y la
operación de otros mecanismos de deformación como el deslizamiento de bordes de grano a altas
temperaturas, que disminuyenel endurecimiento por deformación. El esfuerzo de fluencia del Al-3.2%
Mg (estructura cúbica centrada en las caras) disminuye ligeramente de -200 a -100°C, posteriormente
muestra un rango de estabilidad hasta aproximadamente 150°C y después disminuye continuamente
Resistencia a la tracción,
Temperatura, °F
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hasta latemperatura de fusión. La ductilidad disminuye hasta un mínimo, después se incrementa, justo
antes del punto de fusión presenta una pérdida abrupta de ductilidad por la fusión local de regiones con
impurezas, generalmente límites de grano, ésto se conoce como “Hot shortness” o “Fragilidad en
caliente”, Fig. 3.
Fig. 3. Efecto de la temperatura en el límite elástico y
la ductilidad para una aleaciónde Al-3.2% Mg. [3]
Fig. 4. Ductilidad y resistencia a la tracción en
función de la temperatura de un acero al carbón.
[2]
La ductilidad de un acero de bajo carbón en función de la temperatura se muestra en la Fig. 4.
Por debajo de la temperatura ambiente, se observa una región de muy baja ductilidad, debido a
la transición dúctil-frágil que se presenta de -250 a -150°C dependiendo de lacomposición,
tamaño de grano y método de prueba. De 150 a 300°C la ductilidad cae por la “fragilidad en
azul” o anclamiento de las dislocaciones por átomos de carbón, nitrógeno, etc.; se observa una
estructura celular diferente que generalmente tiene muy alta densidad de dislocaciones
enmarañadas. Después se incrementa la ductilidad con la temperatura pero, cuando el hierro
BCC se transforma aFCC, disminuye la ductilidad y se incrementa la resistencia, debido a la
falta de movilidad de los átomos de hierro al formar la estructura FCC y a la disminución del
número de sistemas de deslizamiento, de 48 (BCC) a 12 (FCC). Cuando el hierro FCC se
transforma a hierro delta, se invierte la situación y la ductilidad aumenta.
Fig. 5 Efecto de la temperatura en el esfuerzo de - Fig. 6. Efecto dela temperatura en Ta, la
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reducción
fluencia de los metales: BCC W, Mo, Fe y Ni FCC. de área de Ta, W, Mo, Fe y Ni.
En la Fig. 3 se muestra la variación del esfuerzo de fluencia con la temperatura para los metales
BCC: tantalio, tungsteno, molibdeno y hierro y para el FCC: níquel. En la Fig. 4 se presenta la
influencia dela temperatura en la reducción del área de los mismos metales. Note que el W es frágil a
100ºC el Fe a -225ºC y que el Ni disminuye muy poco su ductilidad sobre todo el rango de temperaturas.
En los metales cúbicos centrados en las caras las opiniones no son concordantes. Dieter [1] dice
que el esfuerzo de fluencia no es fuertemente dependiente de la temperatura pero el coeficiente de...