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Concepto: Esfuerzo
Corte
Los cuerpos sólidos responden de distinta forma cuando se los so
fuerzas externas. El tipo de respuesta del material dependerá de la fo
que se aplica dicha fuerza (tracción, compresión, corte o cizalladura, fltorsión).
Independientemente de la forma en que se aplica la fuerza, el comporta
mecánico del material se descrie mediante tres tipos de esfuerzos! tr
compresión y corte.E"! El comportamiento mecánico de una arra torsionada puede descriirse median
esfuerzos de corte y el de una #i$a flexionada mediante esfuerzos de tracción y com
• 2.2 DEFORMACION PLASTICA EN LOS METALES
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Concepto! %eformación
Corte
Es el camio del tama&o o forma de un cuerpo deido a los esfuer
producidos por una o más fuerzas aplicadas (o tami'n por la ocur
de la dilatación t'rmica).
Independientemente de la forma en que se aplica la fuerza, el
comportamiento mecánico del material se descrie mediante tres t
de deformaciones! tracción, compresión y corte.
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Estado de Tensiones y Deformaciones
El estado de tensiones de un
elemento de #olumen se descrie
mediante tres tipos de esfuerzos!
tracción, compresión y corte.
El estado de deformaciones de
un elemento de #olumen se
descrie mediante tres tipos de
deformaciones! tracción,
compresión y corte.
or más comple"a que sea la solicitación de un material!
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*asta aqu+ sólo se tu#o en cuenta la -/0 en que se aplica un
sore un cuerpo sólido y la respuesta del mismo en cuanto a las
deformaciones.
1i se tiene en cuenta el 2I3EL de car$as aplicadas, un material
admita deformación) responderá mediante dos tipos de deforma
● Elástica 4 lástica
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Concepto: Deformación Elástica(Reversible)
Es aquella en la que el cuerpo recupera su forma ori$inal al retir
fuerza que le pro#oca la deformación.
En este tipo de deformación el sólido #ar+a su estado tension
aumenta su ener$+a interna en forma de ener$+a potencial elástic
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Concepto: Módulo de Elasticidadara la mayor+a de los metales, existe una relación lineal entre el es
aplicado y la deformación. Esta relación se conoce con el nomre de L
*oo5.6E7 =
E! /ódulo de Elasticidad o /ódulo de 8oun$. 1e lo puede interpretar co
ri$idez, es decir, la resistencia del material a la deformación elástica.
(%eformación no permanente)
0 escala atómica, la deformación elástica macroscópica se manifiesta
peque&os camios en la distancia interatómica. %e esta forma, a"o una ca
tracción, la distancia entre átomos es mayor. Esto si$nifica que el módu
elasticidad depende de las fuerzas de enlace interatómicas y su ma$nitud e
medida de la resistencia a la separación de los átomos conti$uos.
La ma$nitud del módulo de elasticidad es p
la pendiente de la cur#a fuerza9separación
calculada en la separación de equilirio.
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Concepto: Deformación Plástica(Irreversible)
Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma ori$in
retirar la fuerza que le pro#oca la deformación.
En los materiales metálicos, la deformación plástica oc
mediante la formación y mo#imiento de dislocaciones.
mecanismo de deformación secundario es el maclado (formació
maclas).
Estos mecanismos de deformación plástica (maclas y dislocaciones) se acti#an cua
tensión aplicada superan a la tensión de fluencia del material. Es decir, en un ens
tracción, a la tensión de fluencia finaliza la zona de deformación elástica y comie
zona de deformación plástica (la tensión de"a de ser proporcional a la deformación).
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SISTEMAS DE DESLIZAMIENTO
Un sistema de desliamiento es la combinación de un p
dirección "ue se #alla sobre el plano a lo lar$o del cual sel desliamiento%
El Mecanismo de desliamiento puede de&nirse movimiento paralelo de dos re$iones cristalinas ad!acerespecto a la otra' a travs de al$n plano (o planos)%
*os cristales +CC poseen ,- sistemas de desliamiento"ue tienen cuatro $rupos .,,,/ ! con tres direcciones cada una%
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1istemas de %eslizamientoLas dislocaciones (de cualquier tipo) no se mue#en con el mismo $rado de fa
en todos los planos y direcciones cristalo$ráficas, sino que existen planos
preferenciales ( planos de deslizamiento) y direcciones preferenciales (direccio
deslizamiento).
Los planos de deslizamiento poseen ele#ada densidad planar de átomos. Lasdirecciones de deslizamiento poseen ele#ada densidad lineal de átomos.
1e llama ;sistema de deslizamiento< al con"unto de planos y direcciones de
deslizamiento en donde las dislocaciones podrán mo#erse.
2= 1istemas de
deslizamiento
*exa$onal Com
2= lanos de
%eslizamiento>
2= %irecciones
%e %eslizamiento?
@A
@
B
A
@A ? ?
-0L @A @A
@A A>
>D
@A
Cica Centrado en el CuerpoC C en
las Caras
A>
@
@
?
?
@
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1istemas de %eslizamientoE"emplo! Cico Centrado en las Caras
E"emplo! Cico Centrado en el Cuerpo
La ductilidad de un material depende del $rado de compactación de los planos de desliza
y del nmero de sistemas de deslizamiento. En $eneral, los metales con estructura cica
caras centradas son más dctiles que los cicos de cuerpo centrado por tener planos má
compactos (a pesar de tener menor cantidad de sistemas de deslizamiento).
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,%*as direcciones de desliamiento se presentan siempre
la dirección de empa"uetamiento compacto% E3ise3cepciones' por e4emplo' mercurio sólido%
-%El desliamiento ocurre usualmente sobre la ma!or5a los planos compactos% Esta observación esta relacionacon el #ec#o de "ue los planos empa"uetados m
densamente tambin son el $rupo de planos (#ocupados' "ue tienen el espaciamiento más amplio%
7%El desliamiento se produce primero sobre el sistema desliamiento "ue tiene el ma!or esfuero de corte alar$o de su dirección de desliamiento%
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%eslizamiento en /onocristales
%eformación lásticaLa deformación plástica ocurre por el deslizamiento de dislocaciones en respues
una tensión de corte aplicada a lo lar$o de un plano y una dirección de deslizam
0n cuando la solicitación sea tracción pura (o compresión pura), la tensión puedescomponerse en tensiones de corte. Esta componente de la tensión aplicada se
tensión de corte resuelta.
φ λ σ φ
λ τ coscos
cosF
cos===
A
F
As
Fs
R
8s
τR
τR
+s
%eslizamiento en /onocristales
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%eslizamiento en /onocristales
%eformación lástica:n monocristal metálico tiene #arios sistemas de deslizamiento que pueden ope
forma independiente.
La tensión de corte resuelta será diferente para cada uno de estos siste
deslizamiento, en función de los án$ulos G y H.
1iempre existirá un sistema de deslizamiento cuya orientación será la más fa#or
decir, con las máximas componentes de corte!
)()( )cos(cos máxmáx R φ λ σ τ =
La deformación plástica ocurrirá cuando la tensión de corte resuelta máxima alc
#alor cr+tico C11 (tensión de corte resuelta cr+tica). En estas condiciones, la mde la tensión nominal aplicada es la tensión de fluencia.
)()cos(cos máx yCRSS φ λ σ τ =
7 7 7 7 7
GJK=, J HJK=, JGJ>M=, HJ>M=, J7FA
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% li i / i l
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%eslizamiento en /onocristales
%eformación lástica
El deslizamiento ocurre sore una $ran cantidad de planos y direccio
deslizamientos equi#alentes, y con la orientación más fa#orale.
Este deslizamiento pro#oca peque&os escalones sore la superficie de la
paralelos entre s+ y dan la #uelta a la proeta.
Cada escalón es el mo#imiento de un $ran nmero de dislocaciones a lo la
mismo plano de deslizamiento. Estos escalones de llaman l+neas de deslizamien
% f ió lá ti
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%eformación lástica en
/ateriales olicristalinos Los planos y direcciones de delizamiento (G,H)
camian de un $rano a otro camia de un
$rano a otro. Cada $rano deformará con el sistema de
deslizamiento que le resulta más fa#orale.
uede acti#arse más de un sistema de
deslizamiento en cada $rano.
%urante la deformación, la inte$ridad mecánica y
la coherencia se mantienen a lo lar$o de los . de $. Los $ranos no se separan ni se aren.
Cada $rano indi#idual está parcialmente
constre&ido en la forma que puede asumir deido a
la presencia de los $ranos #ecinos.
7
73ideo @ N Lineas de
%eslizamiento
3ideo A N Lineas de
%eslizamiento
% f ió lá ti
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%eformación lástica en
/ateriales olicristalinos
Los metales policristalinos tienen mayor resistencia mecánica que
monocristales correspondientes es mayor la tensión necesaria para inic
deslizamiento
es mayor la tensión de fluencia.Esto se dee al constre&imiento $eom'trico impuesto sore los $ranos duran
deformación. 0un cuando un $rano pueda estar fa#oralemente orientado
iniciar el deslizamiento con la tensión aplicada, 'ste no puede deformarse ant
que el $rano adyacente (y menos fa#oralemente orientado) sea capaz tami
deslizar.
%istorsión de los $ranos
como consecuencia de la
deformación plástica
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/ecanismo de %eformación por /aclado
7
En al$unos materiales metálicos la deformación plástica
puede ocurrir por maclado!
En el maclado, una de corte produce desplazamientos
atómicos de forma tal que en un lado de un plano (el
plano de maclado), los átomos están situados como si
fueran imá$enes especulares de las posiciones de los
átomos del otro lado.
El maclado ocurre en planos y direcciones
cristalo$ráficas ien definidas, dependiendo de la
estructura cristalina.
7
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%eslizamiento
4 La orientación cristalo$ráfica por encima y por dea"o del plano ddeslizamiento es la misma antes y despu's de la deformación.
4 La ma$nitud del deslizamiento es un mltiplo de la distancia entre átomos
/aclado
4 1e produce una reorientación a tra#'s del plano de maclado
4 El desplazamiento atómico es menor que la separación interatómica.
4 -curre preferentemente en metales con estructuras OCC y *C, a a"as altas #elocidades de aplicación de la car$a (impacto), donde el deslizamiento
restrin$ido por existir pocos sistemas de deslizamiento que puedan operar.4 El maclado puede acti#ar nue#os sistemas de deslizamiento en orientacionefa#orales con respecto al e"e de tracción.
%iferencias entre %eslizamiento y /acla
%eformación del Pn
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(*exa$onal)
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/ecanismos de Endurecimiento
● La deformación plástica macroscópica se dee principalmente
mo#imiento de un $ran nmero de dislocaciones.
4 La facilidad con que un metal se deforma plásticamente depende la facilidad que tienen las dislocaciones para mo#erse.
Los mecanismos de endurecimiento se asan en el mismo princip
restrin$ir o anclar el mo#imiento de dislocaciones.
E"emplos de al$unos mecanismos de endurecimiento!
educción del tama&o de $rano
1olución sólida (sustitucional o intersticial)
%eformación en fr+o
recipitación de se$undas fases
i d d i i
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/ecanismos de Endurecimiento!
@) educción del ama&o de Qrano
Los orde de $rano actan como arreras al mo#imiento de las
dislocaciones. Las dislocaciones deen camiar la dirección de deslizamiento al
pasar a otro $rano
Los ordes de $rano son una re$ión desordenada de átomos,
existiendo una discontinuidad en los planos de deslizamiento.
9 % d
e : %
Plano dedesliamiento
$rano 8 $ r a n
o 9
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/ecanismos de Endurecimiento!
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/ecanismos de Endurecimiento!
A) 1olución 1ólida
E"emplo de endurecimiento por solución sólida de una aleación C
/ecanismos de Endurecimiento!
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/ecanismos de Endurecimiento!
?) %eformación en r+o1i la deformación ocurre a a"a se $enera un incremento si$nific
en el 2= de dislocaciones.
El mo#imiento de las dislocaciones está dificultada por la presenciaotras dislocaciones.
ami'n se llama acritud o endurecimiento por traa"ado en fr+o.
Las operaciones de conformado producen un camio en la sección
trans#ersal del material!
;C< =
8o −8d8o
3,11
8o 8d
force
die
blan6
force
+or4ado
E3trusió
=re&ladotensile
force
8o
8ddie
die
ram billet
container
containerforce
die #old
die
8o
e3trusion
*aminado
roll
8o
roll
/ecanismos de Endurecimiento!
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/ecanismos de Endurecimiento!
?) %eformación en r+o
1%> µm
/ecanismos de Endurecimiento!
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/ecanismos de Endurecimiento!
?) %eformación en r+oE"emplo de endurecimiento por traa"ado en fr+o de un acero.
Incremento de!%urezaesistencia mecánica
recio a pa$ar!
educción si$nificati#a de la
ductilidad.
En $eneral se emplea para aumentar las propiedades mecánicas de los meta
durante el proceso de conformado.
uede ser eliminado mediante un tratamiento t'rmico.
/ecanismos de Endurecimiento!
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/ecanismos de Endurecimiento!
>) recipitación de 1e$undas ases
?ista lateral
?ista sup
precipitado
Existen A posiilidades de interacción!
a) La dislocación puede cortar la part+cula, $enerando un escaló
) uede rodearla, $enerando un lazo de dislocación.%e cualquier forma, las part+culas ofrecen una resistencia al pas
la dislocación.
/ecanismos de estauración
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/ecanismos de estauraciónecuperación!
1e incrementa la difusión de lo átomos
1e reduce el 2= de dislocaciones.
1e recuperan al$unas propiedades
(conducti#idad el'ctrica y t'rmica)
1e liera parte de la ener$+a almacenada
ecristalización!
-curre nicamente por arria de la de recristalización.
1e forman nue#os $ranos equiaxiales, sin deformación y con a"o 2= de dislocacione
-curre difusión de átomos a corto alcance.
uerza impulsora! %isminución en la ener$+a interna.
1e otiene una estructura refinada.
1e restauran las rop /ec! el metal se hace más lando,
menos resistente y más dctil.
Crecimiento de $rano!
En caso de de"ar el material a alta por suficiente tiempo. uede no ser requerido.
uerza impulsora! educción en el área total de ordes de $rano.
Existe difusión de corto alcance.
Contina a"ando las propiedades mecánicas.
E" para el e
Ejemplo de las diferentes etapas de restauración para un lat
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??R CS
t J
?s T MD=C
ecristalización inicial
>s T MD=C
ecristalización pa
Ds T MD=C
ecristalización completa
@Mmin T MD=C
Crecimiento de $rano
@min T U=C
Crecimiento de $ra
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