La energía
absorbida por un material antes de la fractura se conoce como la tenacidad a la
tensión y a veces se mide como el área de verdadera tensión-deformación bajo la
curva (también conocido como trabajo de fractura). Definiremos cierto estrés y
la deformación real en otro momento. Dado que es más fácil de medir la
ingeniería de tensión-deformación, los ingenieros a menudo equiparan la
tenacidad de la tensión a la zona bajo la curva de tensión-deformación de
ingeniería.
Ductilidad
La ductilidad mide
la cantidad de deformación que un material puede soportar sin romperse. Podemos
medir la distancia entre las marcas de calibre en nuestro espécimen antes y
después de la prueba. El porcentaje de elongación describe la deformación
plástica permanente antes de la falla (es decir que, la deformación elástica
recuperada después de la fractura no se incluye). Hay que tener en cuenta que
la tensión después de la falla es menor que la tensión en el punto de ruptura.
La ductilidad es importante tanto para los diseñadores de componentes de
soporte de carga y los fabricantes de componentes (barras, varillas, alambres,
planchas, vigas I, fibras, etc.) que utilizan el procesamiento de materiales.
El efecto de
temperatura de las propiedades mecánicas de los materiales depende de la
temperatura. Límite elástico, resistencia a la tensión, y módulo de elasticidad
disminuyen a temperaturas más altas, mientras que la ductilidad aumenta
comúnmente. Un fabricante de materiales para tanques de acero inoxidable podría
deformar un material a una temperatura elevada (conocido como el trabajo en
caliente) para tomar ventaja de la mayor ductilidad y bajar la tensión
requerida. Cuando se reducen las temperaturas, muchos, pero no todos, los
metales y aleaciones y polímeros se vuelven frágiles.
El aumento de
las temperaturas también juegan un papel importante en la formación de
materiales poliméricos y vidrios inorgánicos. En muchas operaciones de
procesamiento de polímero, tales como extrusión, el aumento de la ductilidad de
los polímeros a temperaturas más altas es ventajoso. Además, muchos materiales
poliméricos se harán más duros y más frágil, cuando son expuestos a
temperaturas que están por debajo de sus temperaturas de vidrio. La pérdida de
ductilidad desempeñó un papel en las fallas del Titanic en 1912 y el Challenger
en 1986.
Verdadero
estress y verdadera deformación
La disminución
en el esfuerzo de ingeniería más allá del punto de resistencia a la tensión en
una curva de tensión-deformación de ingeniería está relacionada con la definición
de esfuerzo de ingeniería. Se utilizó área original de A0 en algunos cálculos,
pero esto no es precisa debido a que el área cambia continuamente.
La verdadera
curva tensión-deformación se compara con la curva de tensión-deformación de
ingeniería. Es cierto que la tensión sigue aumentando tras el estrechamiento
porque, aunque disminuye la carga requerida, el área se reduce aún más.
Para
aplicaciones estructurales en tanques de acero a menudo no se requiere de
verdadero estrés y deformación real. Cuando superamos el límite elástico, el
material se deforma. El componente fallaría porque ya no puede soportar la
tensión aplicada. Además, una diferencia significativa se desarrolla entre las
dos curvas sólo cuando comienza ladeformación de cuello. Pero cuando comienza la
estricción, nuestro componente es groseramente deformado y ya no cumple su uso
previsto. Los ingenieros que se ocupan de procesamiento de materiales requieren
datos relacionados con cierto estrés y la tensión.
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