Mecanismos de Endurecimiento por Acritud en Materiales Metálicos

Endurecimiento por acritud en metales

El endurecimiento por acritud es un fenómeno fundamental en la ciencia de materiales. Cuanto mayor sea el nivel de deformación plástica alcanzado, mayor será la cantidad de dislocaciones generadas y, por consiguiente, mayor será la dificultad para moverlas. Esto conlleva la aplicación de una tensión superior para continuar produciendo deformación, lo que endurece el material de forma progresiva.

El término acritud está directamente relacionado con el incremento en la densidad de las dislocaciones y, por lo tanto, con el aumento de la energía interna del material.

Mecanismos de deformación y densidad de dislocaciones

Para niveles pequeños de deformación, el entrecruzamiento y la multiplicación de dislocaciones provocan que su densidad sea ya muy elevada. En esta etapa, se desarrolla una maraña de dislocaciones distribuidas de manera homogénea por toda la estructura del material, lo cual frena significativamente la deformación plástica.

Formación de estructuras de celdillas

Para deformaciones mayores, el número de dislocaciones es tan alto y la energía interior del cristal es tan elevada que el material trata de disminuirla mediante un reordenamiento espontáneo de las mismas. Estas tienden a distribuirse en posiciones de menor energía, formándose una estructura de celdillas delimitadas por paredes con una gran cantidad de dislocaciones, mientras que en su interior la presencia de estas es mínima.

Al aumentar la deformación, el tamaño de las celdillas es cada vez menor, aunque el ritmo del endurecimiento va disminuyendo progresivamente.

Efectos en las propiedades mecánicas y físicas

Al aumentar la acritud, se producen los siguientes cambios en el material:

• Incremento de: la dureza, el límite elástico y la resistencia a la tracción.
• Disminución de: la plasticidad, la tenacidad y la conductividad eléctrica.

Además, la deformación plástica modifica la estructura granular, dado que los granos se alargan en la dirección de la deformación. Es importante destacar que interesa frenar las dislocaciones, pero no anclarlas por completo, ya que en ese caso el material se volvería frágil.

Procesos térmicos tras la deformación en frío

Tras deformar en frío un material metálico, se eleva la energía libre del cristal al crearse una gran cantidad de dislocaciones, lo que representa una situación de no equilibrio. Este proceso consiste en un calentamiento del material tras la deformación en frío, de forma que el material pierde progresivamente la acritud y, por tanto, la dureza, el límite elástico y la resistencia, aumentando a su vez su tenacidad y plasticidad.

Como consecuencia, se formarán nuevos granos con muy pocas dislocaciones en su interior, proceso que se desarrolla en tres etapas distintas: