Endurecimiento por deformación en frío: mecanismos de dislocación y efectos en metales

ACRITUD: endurecimiento por deformación en frío

ACRITUD: endurecimiento de un metal por deformación elastoplástica en frío debido al deslizamiento de dislocaciones. Cuando se somete un metal a tensiones superiores al límite elástico tiene lugar la deformación plástica además de la elástica. Generalmente, para incrementar la deformación plástica debe aumentarse la tensión aplicada, que en este caso no tiene proporción con la deformación tal y como se define en la ley de Hooke (no sigue una ley lineal con la elasticidad); aparece una curva más allá del límite elástico. En la deformación plástica intervienen mecanismos de desplazamiento del material que, principalmente, se deben al deslizamiento de dislocaciones. La teoría de las dislocaciones cristalinas para explicar la deformación plástica de sólidos cristalinos es la más aproximada a la realidad. El propio proceso de deformación plástica pone en marcha mecanismos por medio de los cuales se generan nuevas dislocaciones en el interior del grano cristalino. Las más importantes son las fuentes de dislocaciones:

Fuentes de dislocaciones

1. Fuentes de Frank‑Read: generan nuevas dislocaciones a partir de dislocaciones compuestas cuando las tensiones son suficientes para activar la fuente.
2. Dislocaciones simples: pueden convertirse en fuentes de tipo Frank‑Read bajo determinadas condiciones geométricas y de tensión.
3. Mecanismos complejos: interacción de dislocaciones simples con los bordes de grano, otras discontinuidades y defectos puntuales de la red (vacantes, intersticiales, otras dislocaciones).

Origen del endurecimiento por deformación en frío

El origen del endurecimiento por deformación en frío está en la detención progresiva del deslizamiento debido a la formación de un enrejado de dislocaciones, causada principalmente por dos motivos:

1. Cuando en su movimiento una dislocación encuentra un obstáculo y se detiene porque la tensión de corte aplicada no es suficiente para rebasarlo, otras dislocaciones que les siguen suelen apilarse en sus proximidades, originando entornos de alta densidad de dislocaciones sobre una matriz con tensión elástica. Aún no se ha relajado el material.
2. Cuando las dislocaciones se cruzan aproximadamente en direcciones perpendiculares, la distorsión producida impide la progresión del deslizamiento de ambas dislocaciones, produciendo un apilamiento de dislocaciones en el entorno sobre la matriz con tensión elástica. De lo anterior se deduce que el enrejado de dislocaciones, junto con la porción de la matriz sometida a tensión elástica, es la causa del endurecimiento producido por la deformación en frío. Es decir, la energía elástica retenida en la matriz por el entorno plástico del enrejado de dilataciones es la responsable del aumento de dureza y resistencia del metal deformado en frío.

Consecuencias de la acritúd

Consecuencias de la acritúd: endurecimiento y aumento de la resistencia del material. Si dejamos de aplicar tensión en Rmax y volvemos a deformar, partimos de Rmax en el momento inicial.

Notas finales

La comprensión de estos mecanismos es esencial para el diseño de procesos de conformado, tratamiento térmico y control de propiedades mecánicas en metales. La densidad de dislocaciones y su interacción determinan la evolución de la dureza y la resistencia durante la deformación en frío.