Mecanismos Clave para el Endurecimiento de Materiales Metálicos

La capacidad de un material para deformarse plásticamente depende de la capacidad de las dislocaciones para moverse. La resistencia mecánica se puede aumentar reduciendo la movilidad de las dislocaciones. La restricción y el impedimento del movimiento de las dislocaciones convierte el material en más duro y resistente.

Mecanismos de Endurecimiento

Endurecimiento por Tamaño de Grano

Un material con grano fino es más duro y resistente que uno que tiene granos gruesos, ya que tiene un área total de límite de grano mayor para impedir el movimiento de las dislocaciones. Los límites de macla bloquean de forma efectiva el deslizamiento y aumentan la resistencia del material.

Endurecimiento por Disolución Sólida

Para reforzar y endurecer los metales se alean con átomos de impurezas que forman soluciones sólidas sustitucionales o intersticiales. Las aleaciones son más resistentes que los metales puros, ya que los átomos de impurezas en solución producen una deformación de la red en los átomos vecinos del solvente. (dibuix traccion/compresion+cuña).

Endurecimiento por Precipitación

Se busca generar una dispersión uniforme de un precipitado coherente, fino y duro. Etapas del tratamiento:

• Solubilización: Tratamiento térmico de disolución (Ts, región monofásica).
• Templado (hipertemple): Se congela la estructura con enfriamiento rápido, sin dar tiempo a formar Beta.
• Maduración: Tratamiento térmico de precipitación o envejecimiento (Tpr). Evitamos que la precipitación se forme en los bordes de grano; se forma por toda la estructura.

El material endurece ya que el precipitado obstaculiza el deslizamiento de dislocaciones. Si no controlamos la maduración, se producirá una sobremaduración de la aleación, pierde coherencia y contribuye con sus propias dislocaciones (sobremaduración).

Endurecimiento por Deformación (Acritud)

Un material se hace más duro y resistente al ser deformado plásticamente. Durante la deformación plástica, se producen movimientos de las dislocaciones existentes y se forman dislocaciones nuevas, de forma que el material endurece y aumenta el límite elástico. La densidad de dislocaciones y la tensión necesaria para deformar aumentan con el CW (Cold Work). La resistencia al movimiento aumenta con la densidad de dislocaciones.