endurecimiento por deformacion

Tema 11
Endurecimiento por deformación plástica en frío.
Recuperación, Recristalización y Crecimiento del grano.
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 unatemperatura “fría” relativa a la
temperatura de fusión absoluta del metal.

En los diagramas se muestra la variación de la resistencia a la fluencia y la
resistencia a la tensión para el acero 1040, el bronce y el cobre. Esta variación
se ha medido en función del porcentaje de trabajo en frío, el cual se define de la
siguiente manera:
Porcentaje de trabajo en frío =

A0 − Ad
x100
A0donde:
A0 es el área transversal del material antes de la deformación
Ad es el área transversal del material después de ser deformado
Note que la resistencia del material aumenta al aumentar el porcentaje de
trabajo en frío, sin embargo la ductilidad del material disminuye tal como se
muestra en el siguiente gráfico.

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El fenómeno de endurecimiento por deformación se explica así:
1. Elmetal 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.
Este fenómeno se refleja en la curva esfuerzo – deformación unitaria del
material. Un material perfectamente plástico tiene una zona plástica horizontal,
tal como se ilustra a continuación:
σ
σy

ε

En este material teórico, la deformación plástica se da a esfuerzoconstante, tal
como se ilustra.
100

σ

ε

En los metales reales, la curva esfuerzo deformación tiene la siguiente
tendencia:

El endurecimiento por deformación se refleja en la curva del metal de la
siguiente forma:

101

Distintos metales tienen diferente capacidad para endurecerse cuando se
deforman plásticamente. Esa habilidad de endurecerse se mide con el
coeficiente deendurecimiento por deformanción (n). Entre mayor es n para un
metal, más se endurece al ser deformado plásticamente.

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”
102

de dislocaciones. La deformación plástica hacausado 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 quela 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:
0.4 Tm
Trabajo en caliente

Trabajo en frío
•

Existe endurecimiento
deformación.

por

•

No existe endurecimiento por
deformación.

•

Se crean dislocaciones y
éstas quedan en el material.

•

Se crean dislocacionespero
éstas desaparecen por difusión.

•

El material endurece

•

El material no endurece.

El trabajo en frío no solo causa un aumento de las dislocaciones en la estructura
del metal, sino 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...