Cómo la resistencia a la tracción frente al límite elástico de los metales afecta su uso

Es importante analizar las diferentes propiedades mecánicas de cualquier metal antes de considerar su aplicación para un proyecto. En este sentido, la resistencia a la tracción y el límite elástico son dos de las propiedades más importantes a considerar, ya que ofrecen una visión profunda de la capacidad de un material para resistir el estrés con y sin sufrir una deformación permanente.

A continuación, describimos brevemente la resistencia a la tracción frente al límite elástico y cómo estos valores pueden afectar la integridad estructural y la fabricación de diferentes metales.

Resistencia a la tracción frente a límite elástico

Profundicemos un poco más en las diferencias entre la resistencia a la tracción y el límite elástico y los efectos que tienen en los metales.

Resistencia a la tracción

La tensión de tracción máxima que un material puede soportar antes de romperse se conoce como su resistencia a la tracción. Más allá de este límite, el material se estrecha y se rompe en pedazos.

Al hablar de resistencia a la tracción, la ductilidad de un material también puede ser de interés. Un material dúctil puede deformarse más que un material quebradizo antes de fracturarse.

Límite elástico

El límite elástico representa la tensión máxima que un material puede soportar sin sufrir ninguna deformación plástica. Esto se representa como el límite elástico en el gráfico de tensión-deformación, como se muestra a continuación.

Como puede ver en el gráfico, para pequeñas deformaciones, la deformación es elástica. Continúa hasta que la fuerza alcanza el límite proporcional (punto A) y se invierte si la carga se retira antes de ese punto.

Del punto A al B, un esfuerzo pequeño genera una gran deformación, la primera desviación de la curva de la linealidad. Si el estrés es más severo, la forma se recupera parcialmente.

Pasado el límite de fluencia superior (B), el material pierde su elasticidad y entra en la zona de plasticidad. El nivel de tensión que provoca una deformación plástica apreciable se denomina tensión de fluencia. Un mayor aumento en la fuerza de deformación finalmente conduce a la falla del material.

La naturaleza de la deformación permanente depende del tipo de material.

Para algunos materiales dúctiles, como el cobre y el aluminio, es imposible reconocer un límite elástico exacto, ya que el metal puede estirarse por encima de un valor de tensión alto. En tales casos, trazar una línea paralela a la parte lineal inicial de la curva de tensión-deformación pero con un desplazamiento del 0,2 % nos da el valor máximo de tensión, también conocido como prueba de tensión.

La siguiente tabla compara la resistencia a la tracción con el límite elástico, que es aplicable a cualquier metal en general.

La importancia de la resistencia a la tracción y el límite elástico en los metales

El análisis de la resistencia a la tracción frente al límite elástico de un metal se vuelve esencial en los siguientes escenarios.

Reconociendo la integridad estructural

La resistencia a la tracción y el límite elástico de un metal deciden sus áreas de aplicación. En el caso de proyectos más grandes, como en la industria aeroespacial o de la construcción, estos factores son una cuestión de vida o muerte. Los diseñadores se aseguran de que la tensión máxima nunca alcance el límite elástico del metal utilizado. Por otro lado, la resistencia máxima a la tracción nos dice la fuerza máxima que la estructura metálica puede soportar antes de colapsar.

Fabricación de metales

Se comprueba la resistencia y la ductilidad de los metales a lo largo de las diferentes fases del ciclo de vida de un producto. El límite de carga superior (límite elástico) describe el comportamiento de un metal durante varios procesos de fabricación, incluido el prensado, laminado y forjado. La resistencia máxima a la tracción establece el límite máximo de carga para el producto más allá del cual puede perder cualquier propiedad importante debido a cambios permanentes en la estructura cristalina del metal.

Pruebas de súper aleaciones

Es fácil usar el límite elástico como uno de los parámetros para probar una superaleación. A diferencia de una aleación de metal general, una superaleación muestra un alto límite elástico a altas temperaturas. Por lo tanto, son los preferidos para aplicaciones de alta resistencia.

Resistencia a la tracción frente a límite elástico de diferentes metales

Comparemos la resistencia a la tracción y el límite elástico de algunos metales de uso común.

Los metales con alta resistencia a la tracción y límite elástico presentan desafíos de mecanizado. Por ejemplo, el tungsteno tiene la mayor resistencia a la tracción de cualquier otro metal. Sin embargo, se vuelve muy quebradizo a temperatura ambiente y está sujeto a astillado no deseado. Se deben utilizar métodos especiales de tratamiento térmico para producir un entorno de mecanizado propicio. Contar con un proveedor de servicios metalúrgicos experimentado a su lado puede ayudarlo a superar todas estas molestias con facilidad.

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