¿Qué es la ductilidad? - Significado y factores que afectan

¿Qué es la ductilidad?

La ductilidad es la capacidad de un material para deformarse permanentemente (por ejemplo, estirarse, doblarse o extenderse) en respuesta a la tensión. La mayoría de los aceros comunes, por ejemplo, son bastante dúctiles y, por lo tanto, pueden adaptarse a las concentraciones de tensión locales.

Los materiales quebradizos, como el vidrio, no pueden soportar concentraciones de tensión porque carecen de ductilidad y, por lo tanto, se fracturan con facilidad. Cuando se estresa una muestra de material, se deforma elásticamente (ver elasticidad) al principio; por encima de cierta deformación, llamada límite elástico, la deformación se vuelve permanente.

En la ciencia de los materiales, la ductilidad se define por el grado en que un material puede soportar la deformación plástica bajo tensión de tracción antes de fallar.

La ductilidad es una consideración importante en ingeniería y fabricación, ya que define la idoneidad de un material para determinadas operaciones de fabricación (como el trabajo en frío) y su capacidad para absorber sobrecargas mecánicas. Los materiales que generalmente se describen como dúctiles incluyen el oro y el cobre.

La maleabilidad, una propiedad mecánica similar, se caracteriza por la capacidad de un material para deformarse plásticamente sin fallar bajo tensión de compresión. Históricamente, los materiales se consideraban maleables si podían formarse mediante martillazos o laminados. El plomo es un ejemplo de un material que es relativamente maleable pero no dúctil.

Ejemplos

La mayoría de los metales son buenos ejemplos de materiales dúctiles, incluidos el oro, la plata, el cobre, el erbio, el terbio, el samario, el aluminio y el acero tienen una alta ductilidad. Los ejemplos de metales que no son muy dúctiles incluyen tungsteno y acero con alto contenido de carbono. Los no metales generalmente no son dúctiles.

Cómo medir la ductilidad

La ductilidad es la capacidad de un metal para deformarse sin fracturarse. Los metales que pueden formarse o prensarse en otra forma sin fracturarse se consideran dúctiles. Los metales que se fracturan se clasifican como frágiles (esencialmente lo opuesto a dúctil).

La ductilidad juega un papel importante en la formabilidad. Es posible que los metales que son excesivamente frágiles no puedan formarse con éxito. Por ejemplo, si una pieza de metal se estira en un alambre delgado, es imperativo que tenga cierta ductilidad.

Si el metal es demasiado frágil, se fracturará tan pronto como el metal comience a estirarse. La ductilidad es también una importante consideración de seguridad para los proyectos estructurales. La ductilidad permite que las estructuras se doblen y deformen hasta cierto punto sin romperse cuando se colocan bajo cargas pesadas.

El porcentaje de elongación y el porcentaje de reducción son dos formas de medir la ductilidad:

• El porcentaje de elongación mide la longitud que un metal se deforma como un porcentaje de su longitud original, después de que falla durante una prueba de tracción.
• El porcentaje de reducción mide la parte más estrecha de la sección transversal de una muestra de metal después de una ruptura inducida por prueba de tracción.

La ductilidad puede depender de la temperatura, por lo que se deben tener en cuenta las temperaturas a las que se someterá el metal en una aplicación. La mayoría de los metales tienen un gráfico de temperatura de transición dúctil-frágil que puede ayudar.

¿Qué metales son dúctiles?

Hay muchos metales dúctiles, incluidos:

• Aluminio
• Latón
• Cobre
• Acero con bajo contenido de carbono
• Oro
• Plata
• Estaño
• Líder

Los metales que se consideran frágiles incluyen hierro fundido, cromo y tungsteno. Los ejemplos de aplicaciones que requieren alta ductilidad incluyen cables metálicos, estampados y vigas estructurales.

Ciencia de los materiales

El oro es extremadamente dúctil. Puede dibujarse en un cable monoatómico y luego estirarse más antes de que se rompa.

La ductilidad es especialmente importante en la metalurgia, ya que los materiales que se agrietan, rompen o rompen bajo tensión no se pueden manipular mediante procesos de formación de metales como martillado, laminado, trefilado o extrusión. Los materiales maleables pueden formarse en frío mediante estampado o prensado, mientras que los materiales quebradizos pueden moldearse o termoformarse.

Se producen altos grados de ductilidad debido a los enlaces metálicos, que se encuentran predominantemente en los metales; esto conduce a la percepción común de que los metales son dúctiles en general. En los enlaces metálicos, los electrones de la capa de valencia están deslocalizados y compartidos entre muchos átomos.

Los electrones deslocalizados permiten que los átomos metálicos se deslicen entre sí sin estar sujetos a fuertes fuerzas de repulsión que harían que otros materiales se rompieran.

La ductilidad del acero varía según los componentes de la aleación. El aumento de los niveles de carbono disminuye la ductilidad. Muchos plásticos y sólidos amorfos, como Play-Doh, también son maleables. El metal más dúctil es el platino y el metal más maleable es el oro.

Cuando se estiran mucho, estos metales se distorsionan mediante la formación, reorientación y migración de dislocaciones y maclas de cristal sin un endurecimiento perceptible.

Factores que afectan la ductilidad de los metales:

La ductilidad se ve afectada por factores intrínsecos como composición, tamaño de grano, estructura celular, etc., así como por factores externos como presión hidrostática, temperatura, deformación plástica ya sufrida, etc.

Algunas observaciones importantes sobre la ductilidad se dan a continuación:

1. Metales con estructura cristalina FCC y BCC muestran una mayor ductilidad a altas temperaturas en comparación con aquellos con estructura cristalina HCP.
2. Tamaño de grano tiene una influencia significativa en la ductilidad. Muchas aleaciones muestran un comportamiento superplástico cuando el tamaño del grano es muy pequeño, del orden de unas pocas micras.
3. Los aceros con mayor contenido de oxígeno muestran baja ductilidad.
4. En algunas aleaciones, las impurezas, incluso en porcentajes muy pequeños, tienen un efecto significativo en la ductilidad. La ductilidad de los aceros al carbono que contienen impurezas de azufre tan pequeñas como 0.018%, disminuye drásticamente la ductilidad alrededor de 1040°C. Sin embargo, esto se puede remediar si el contenido de Mn es alto. De hecho, la relación Mn/S es el factor que puede alterar la ductilidad de los aceros al carbono a 1040°C. Con el valor de esta relación en 2, el porcentaje de elongación es solo del 12-15 % a 1040 °C, mientras que con una relación de 14 es del 110 %.
5. Temperatura es un factor importante que influye en la ductilidad y, por lo tanto, en la formabilidad. En general, aumenta la ductilidad, sin embargo, la ductilidad puede disminuir a ciertas temperaturas debido a la transformación de fase y los cambios microestructurales provocados por un aumento de temperatura. El efecto de la temperatura en la ductilidad del acero inoxidable. Tiene baja ductilidad a 1050°C y máxima a 1350°C. Por lo tanto, tiene un rango de trabajo en caliente muy estrecho.
6. La presión hidrostática aumenta la ductilidad. Esta observación fue hecha por primera vez por Bridgeman. En los ensayos de torsión, la longitud de la probeta disminuye al aumentar la torsión. Si la muestra se somete a un esfuerzo de compresión axial en el ensayo de torsión, muestra una mayor ductilidad que cuando no hay esfuerzo axial. Si Si se aplica tensión axial de tracción, la ductilidad disminuye aún más.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la ductilidad?

La ductilidad es la capacidad de un material para deformarse permanentemente (por ejemplo, estirarse, doblarse o extenderse) en respuesta a la tensión. La mayoría de los aceros comunes, por ejemplo, son bastante dúctiles y, por lo tanto, pueden adaptarse a las concentraciones de tensión locales.

¿Cuál es un ejemplo de ductilidad?

La ductilidad es la propiedad física de un material asociada con la capacidad de ser martillado o estirado en alambre sin romperse. Una sustancia dúctil se puede dibujar en un alambre. Ejemplos:la mayoría de los metales son buenos ejemplos de materiales dúctiles, incluidos el oro, la plata, el cobre, el erbio, el terbio y el samario.

¿Qué se entiende por maleabilidad y ductilidad?

Un material maleable es aquel en el que se puede formar fácilmente una lámina delgada martillando. El oro es el metal más maleable. Crédito:Buzzle. Por el contrario, la ductilidad es la capacidad de un material sólido para deformarse bajo tensión de tracción.

¿Por qué la ductilidad es un metal?

Se producen altos grados de ductilidad debido a los enlaces metálicos, que se encuentran predominantemente en los metales; esto conduce a la percepción común de que los metales son dúctiles en general. En los enlaces metálicos, los electrones de la capa de valencia están deslocalizados y compartidos entre muchos átomos.

¿Cuál es la respuesta corta de ductilidad?

La ductilidad es la capacidad de un material para estirarse o deformarse plásticamente sin fracturarse. Por lo tanto, es una indicación de cuán "suave" o maleable es el material.

¿Cuál es el uso de la ductilidad en la vida cotidiana?