Ductilidad y fragilidad
La tendencia de un material a deformarse de manera significativa antes de fracturarse es una medida de su ductilidad. La ausencia de una deformación significativa antes de la fractura se conoce como fragilidad.
DUCTILIDAD Tome un sujetapapeles común (clip), fabricado de alambre de acero dulce. Enderécelo con los dedos. Dóblelo a una nueva forma. Usted estará deformando este alambre de acero dúctil, pero no lo fractura. Está operando entre el punto y y el punto f de la curva esfuerzo-deformación. La presencia de una región plástica significativa en la curva de esfuerzo-deformación es prueba de ductilidad.
La distorsión conocida como estricción se observa con claridad en la ruptura. La superficie de fractura aparece desgajada y repleta de crestas y valles, lo que también indica una falla dúctil. La ductilidad de un material se mide en función de su porcentaje de elongación a la fractura, o en función a la reducción porcentual de su área en la fractura. Materiales que ala fractura tengan una elongación superior a 5% se consideran dúctiles.
FRAGILIDAD La falta de un punto de fluencia claramente definido, así como la ausencia de cualquier rango plástico antes de fractura. Repita su experimento del clip, ahora con un palillo de dientes o un cerillo de madera. Cualquier intento de doblarlo dará como resultado su fractura. La madera es un material frágil.
Los materiales frágiles no exhiben un punto claro de fluencia, por lo que el limite elástico tiene que definirse como la intersección de la curva esfuerzo-deformación, con una línea convencional paralela a la curva elástica, y desplazada un pequeño porcentaje, como por ejemplo 0.2%, a lo largo del eje de deformaciones. Algunos materiales frágiles, como el hierro fundido, no tienen región elástica lineal y la línea convencional se toma en dirección a la pendiente promedio de la región.
La ruptura no muestra ninguna evidencia de estricción y tiene los contornos superficiales finos propios de una fractura frágil.
Un mismo metal puede ser dúctil o frágil, dependiendo de la forma en que se manufactura, se trabaja o recibe tratamiento térmico. Aquellos metales forjados (es decir trefilados. estirados o confom1ados de manera solida hasta ciertas dimensiones y formas estando calientes o fríos) suelen ser mas dúctiles que los metales colados vaciando el material fundido dentro de un molde o forma. Este enunciado general tiene, sin embargo. muchas excepciones. El trabajo en frío del metal tiende a reducir su ductilidad y a incrementar su fragilidad. El tratamiento térmico (analizado mas adelante) también tiene un marcado efecto sobre la ductilidad en los aceros. Por lo tanto, es difícil generalizar respecto a la ductilidad o la fragilidad relativa de diversos materiales. Un estudio cuidadoso de las propiedades mecánicas del material dado será lo que de la historia completa.
Ensayo a la compresión
La maquina de ensayo a la tensión se puede operar en sentido inverso, para aplicar a una probeta carga consistente a la compresión en un cilindro de diámetro constante. Mediante esta prueba resulta difícil obtener una curva esfuerzo-deformación útil, porque un material dúctil cederá al tiempo que incrementa su área transversal, y detiene la maquina de prueba. La muestra dúctil no se fractura a la compresión. Si hubiera suficiente fuerza disponible en la maquina, se puede aplastar hasta que tome la forma de una oblea. La mayor parte de los materiales dúctiles tienen una resistencia a la compresión similar a su resistencia ala tensión, y la curva esfuerzo-deformación ala tensión es la que también se usa para representar su comportamiento a la compresión. Un material con resistencias esencialmente iguales tanto a la tensión como a la compresión se conoce como material uniforme.
Los materiales frágiles se fracturarán a la compresión. Observe la superficie de fractura, áspera y en ángulo. Los materiales frágiles generalmente tienen una mucho mas elevada resistencia a la compresión que a la tensión. Es posible generar curvas esfuerzo-deformación a la compresión, ya que el material se fractura en vez de aplastarse, y sin que el área transversal se modifique de manera apreciable. Un material con resistencias diferentes a la tensión y a la compresión se conoce como material no uniforme.