La plasticidad de los materiales

Victor Andres Calixto Llacza

22 Nov 201704:33

Summary

TLDRLa plasticidad es un comportamiento mecánico presente en ciertos materiales elásticos, que se manifiesta en deformaciones permanentes e irreversibles cuando se someten a tensiones que sobrepasan su rango elástico. Este fenómeno se relaciona con el desplazamiento de dislocaciones y defectos en la red cristalina. Los materiales plásticos, como la cera, el zinc y el cobre, muestran ductilidad y maleabilidad, mientras que el diamante es menos plástico. La gráfica de deformación versus esfuerzo muestra cómo los materiales pasan por un proceso elástico antes de entrar en uno plástico, donde pueden sufrir rotura. Los límites elásticos varían entre los materiales, y la plasticidad influye en procesos como el desgaste, la fatiga y la resistencia de los metales a la fractura.

Takeaways

🔬 La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales elásticos, que se manifiesta en deformaciones permanentes e irreversibles cuando se someten a tensiones por encima de su rango elástico.
📏 En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones, que son defectos en la red cristalina de dimensión 1.
📉 La diferencia entre elasticidad y plasticidad radica en que la primera permite que un cuerpo regrese a su estado o forma original después de una deformación, mientras que en la segunda, el cuerpo no regresa al estado original.
🛠️ Dentro de la plasticidad, se encuentran dos propiedades importantes de los materiales: la ductilidad y la maleabilidad.
🔩 La plastilina, el zinc y el cobre son ejemplos de materiales más plásticos, mientras que el diamante es un material menos plástico.
📈 La gráfica de deformación versus esfuerzo muestra el proceso elástico inicial seguido por un proceso plástico si el material no regresa al estado original.
🚫 Al continuar deformando el material, se puede llegar a una fractura o rotura si se supera una cierta fuerza.
📉 Las gráficas de imponentes de diferentes materiales, como hierro fundido, bronce, aluminio con cobre y acero templado, muestran distintas curvas que indican el punto de transición a un proceso plástico.
🔍 El límite de fluencia es el punto en el que el material experimenta un alargamiento muy rápido sin un aumento considerable en la fuerza, y es un punto de inflexión en la curva de deformación versus esfuerzo.
🧐 Todos los materiales elásticos tienen un límite claro, aunque en general está bien definido en la mayoría de los metales.
🔧 La plasticidad también está presente en procesos que a primera vista no parecen estar relacionados con el mecanismo de deformación, como el desbaste por deslizamientos, roturas macroscópicamente frágiles y fatiga por frencia lenta.

Q & A

¿Qué es la plasticidad en los materiales?
-La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales elásticos, donde se producen deformaciones permanentes e irreversibles cuando los materiales están sometidos a tensiones que exceden su rango elástico.
¿Cómo se explica la plasticidad en los metales?
-En los metales, la plasticidad se explica en términos de movimientos irreversibles de dislocaciones, que son defectos en la red cristalina de dimensión uno.
¿Cuáles son las dos propiedades de los materiales que se encuentran dentro de la plasticidad?
-Dentro de la plasticidad se encuentran dos propiedades de los materiales: la ductilidad y la maleabilidad.
¿Cómo se define la elasticidad y cómo se diferencia de la plasticidad?
-La elasticidad se define como la capacidad que tiene un cuerpo para recuperar su estado o forma original después de haber sido deformado por agentes externos. La plasticidad es el efecto contrario de la elasticidad, donde, al aplicar fuerzas externas, el cuerpo no regresa a su estado original.
¿Qué ocurre si el material no regresa a su estado original después de una deformación?
-Si el material no regresa a su estado original después de una deformación, pasará a un proceso plástico, donde las deformaciones son permanentes e irreversibles.
¿Qué muestra la gráfica de deformación versus esfuerzo para un material?
-La gráfica de deformación versus esfuerzo muestra cómo un material pasa por un proceso elástico inicial y, si la deformación continúa, puede llegar a un proceso plástico, donde la deformación es irreversible. Si la deformación sigue aumentando, el material puede sufrir una fractura o rotura.
¿Qué son los límites elásticos y cómo se relacionan con los materiales?
-Los límites elásticos son los puntos en los que un material cambia de comportamiento elástico a comportamiento plástico. A pesar de que en la mayoría de los materiales elásticos estos límites son claramente definidos, en metales suelen estar bien definidos en general.
¿Por qué es importante estudiar las propiedades elásticas y plásticas de los materiales?
-Es importante estudiar las propiedades elásticas y plásticas de los materiales porque estas características influyen en cómo los materiales responden a fuerzas externas y son cruciales para su uso en la ingeniería y la fabricación de productos.
¿Cómo se relaciona la plasticidad con los procesos de desgaste y desbaste en la mecanizado abrasivo?
-La plasticidad está relacionada con los procesos de desgaste y desbaste en la mecanizado abrasivo porque estos procesos involucran el cambio en la estructura de los materiales, lo que puede afectar su resistencia y su capacidad para deformarse de manera reversible o irreversible.
null
-null
¿Qué fenómenos pueden ser resultado de la plasticidad en los materiales?
-Los fenómenos que pueden ser resultado de la plasticidad en los materiales incluyen la fatiga, la fractura por desgaste, la rotura macroscópicamente frágil y la alteración de la estructura y resistencia de los metales.
¿Cómo se puede observar el límite de transición de un material de un comportamiento elástico a plástico en una gráfica?
-En una gráfica de deformación versus esfuerzo, se puede observar el límite de transición cuando el material alcanza un punto donde el alargamiento es muy rápido sin un aumento correspondiente en la fuerza, lo que indica el inicio del comportamiento plástico.
¿Qué es una prueba y qué información proporciona sobre un material?
-Una prueba es una pieza constituida por un determinado material cuyo comportamiento se desea estudiar. Proporciona información sobre las características mecánicas del material, como su punto de transición entre elástico y plástico, su resistencia a la fractura y su capacidad para deformarse sin romperse.

Outlines

00:00

🔍 Introducción a la Plasticidad y Elasticidad

Este primer párrafo introduce la plasticidad como un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales elásticos. Se describe que cuando estos materiales están sometidos a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de sus límites, ocurren deformaciones permanentes e irreversibles. La plasticidad se relaciona con los desplazamientos irreversibles de dislocaciones y locaciones dentro de la red cristalina de los materiales. Además, se menciona la diferencia entre la elasticidad y la plasticidad, donde la elasticidad es la capacidad de un cuerpo para recuperar su forma original después de una deformación externa, mientras que la plasticidad es el efecto contrario. Se ilustra la diferencia con un ejemplo práctico de estrujar un material reciclable y se menciona la gráfica de deformación versus esfuerzo para representar los procesos elástico y plástico en diferentes materiales.

Mindmap

Keywords

💡Plasticidad

La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales elásticos, donde se producen deformaciones permanentes e irreversibles cuando el material es sometido a tensiones que exceden su rango elástico. En el contexto del video, la plasticidad se relaciona con el cambio de forma permanente de los materiales, como el metal, después de aplicar fuerzas externas que sobrepasan sus límites elásticos.

💡Rango elástico

El rango elástico se refiere a los límites dentro de los cuales un material puede deformarse y luego recuperar su forma original una vez que se retiran las fuerzas externas. Es un concepto clave para entender la transición entre el comportamiento elástico y plástico de un material, como se discute en el video.

💡Lanzamientos irreversibles

Los lanzamientos irreversibles son eventos que ocurren en la estructura de un material, particularmente en los metales, cuando se producen deformaciones plásticas. Se asocian con el movimiento de dislocaciones en la red cristalina, lo que resulta en deformaciones permanentes. En el video, se mencionan como un mecanismo subyacente de la plasticidad en los materiales.

💡Dislocación

La dislocación es un defecto en la estructura cristalina de un material, que se define como el desplazamiento de una línea de atomos dentro de la red cristalina. Las dislocaciones de dimensiones 1 son fundamentales para entender cómo ocurren las deformaciones plásticas, como se describe en el video al referirse a la plasticidad en metales.

💡Ductilidad

La ductilidad es una propiedad de los materiales que permite que estos se estiren o se extiendan considerablemente antes de romperse. Es una característica importante en el contexto de la plasticidad, ya que los materiales ductiles son capaces de experimentar deformaciones plásticas significativas sin fracturar, como se muestra en la plastilina en el ejemplo del video.

💡Maleabilidad

La maleabilidad es la capacidad de un material para ser moldeado o deformado plásticamente bajo presión sin quebrarse. Se relaciona estrechamente con la plasticidad y es esencial para procesos industriales de forja y estampado, como se indica en el video al comparar la maleabilidad de diferentes materiales.

💡Elasticidad

La elasticidad es la propiedad de un material para regresar a su estado o forma original después de haber sido deformado por fuerzas externas. Es el concepto opuesto a la plasticidad, donde la deformación no es reversible. En el video, se contrapone a la plasticidad para destacar la diferencia en el comportamiento de los materiales cuando se someten a fuerzas externas.

💡Fractura

La fractura se refiere a la separación de una pieza de material a través de una plana o superficie interna. Es un evento catastrófico en el que la integridad del material se rompe, generalmente como resultado de la aplicación de fuerzas excesivas, como se menciona en el video al discutir los límites de los materiales antes de su rotura.

💡Probeta

Una probeta es una muestra estándar de material que se utiliza en pruebas mecánicas para determinar sus propiedades, como la resistencia a la tracción o la deformación. En el video, la probeta se menciona en el contexto de las pruebas para estudiar las características de un material y su comportamiento en presencia de deformaciones elásticas y plásticas.

💡Fluencia

La fluencia, en el contexto del video, se refiere al punto de transición donde un material pasa de un comportamiento elástico a uno plástico, caracterizado por un alargamiento muy rápido sin un aumento significativo en la fuerza aplicada. Es un concepto clave para entender el umbral entre los dos estados de deformación.

💡Desbaste por deslizamientos

El desbaste por deslizamientos es un proceso mecánico por el cual se reduce el grosor de una pieza de metal mediante el uso de herramientas de corte, como sierras o fresas. Se relaciona con la plasticidad en el sentido de que implica el cambio de forma del material a través de la deformación plástica, como se sugiere en el video al mencionar fenómenos de desbaste.

💡Fatiga

La fatiga es la fractura progresiva de un material como resultado de la aplicación repetida de ciclos de estrés. Aunque no se discute extensamente en el video, es un concepto relevante para la comprensión de la resistencia de los materiales a fallos a lo largo del tiempo debido a la deformación cíclica.

Highlights

La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales elásticos.

Se produce deformaciones permanentes e irreversibles cuando los materiales están sometidos a tensiones por encima de su rango elástico.

En los metales, la plasticidad se explica en términos de lanzamientos irreversibles de dislocaciones.

La dislocación afecta a los defectos de la red cristalina de dimensión 1.

Dentro de la plasticidad se encuentran dos propiedades de los materiales: la ductibilidad y la maleabilidad.

La elasticidad es la capacidad de un cuerpo para recuperar su estado o forma original después de ser deformado por agentes externos.

La plasticidad es el efecto contrario de la elasticidad, donde el material no regresa a su estado original después de la deformación.

Se muestra un material reciclable que presenta propiedades plásticas al ser estrujado.

La plastilina, el zinc, el cobre y el diamante se mencionan como ejemplos de materiales con diferentes niveles de plasticidad.

La gráfica de deformación versus esfuerzo muestra el proceso elástico y plástico de los materiales.

Si el material no vuelve al estado original, pasará a un proceso plástico y, a una cierta fuerza, puede sufrir una fractura o rotura.

Las gráficas de imponentes muestran que cada material tiene un punto de transición a un proceso plástico.

La fluencia es el proceso de deformación irrecuperable de la prueba, que indica un punto de inflexión en el material.

Los materiales elásticos generalmente tienen un límite claro, aunque en la mayoría de los metales está bien definido.

La plasticidad también está presente en procesos que a primera vista no parecen estar relacionados con el mecanismo por arranque de viruta.

La volatilidad puede cambiar la estructura y la resistencia de los metales.