MECANISMOS DE DEFORMACIÓN. ING. METALURGICA

1. UNIVERSIDAD DE
GUANAJUATO
Metalurgia mecánica
Dr. Israel López Báez
“Endurecimiento por deformación y recocido”
Leonel Aguilar Chávez
Shirley Milady Salazar Canseco
16 de Octubre del 2017 1

2. ÍNDICE
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1. Manantiales de dislocaciones………………………………………………………………………………..4
2. Fuente Frank-Read……………………………………………………………………………………………11
3. Endurecimiento por deformación ………………………………………………………………………….. 13
4. La relación entre el porcentaje de trabajo en frío y las propiedades mecánicas …………………… 14
5. El fenómeno de endurecimiento por deformación……………………………………………………...... 16
6. Energía almacenada por trabajo en frio…………………………………………………………………... 17
7. Procesos de conformado…………………………………………………………………………………........ 19
1. Embutición
2. Laminación.
3. Forja.
4. Estirado.
5. Extrusión.
6. Estirado de alambre (Trefilado)
8. Endurecimiento por recocido………………………………………………………………………………… 23
1. Proceso
2. Tipos y su finalidad
3. Aplicaciones

3. ¿POR QUÉ ESTUDIAR LOS PROCESOS DE DEFORMACIÓN Y
RECOCIDO?
• - Porque la gran mayoría de los artefactos metálicos de uso diario están elaborados
mediante deformación (conformado) y recocido.
• - Porque ocupando los procesos de deformación y recocido puede modificarse la
estructura cristalina y por tanto las propiedades mecánicas de los materiales.
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4. MANANTIALES DE DISLOCACIONES.
• No existe una relación general entre la densidad de dislocaciones y la temperatura,
como ocurre con las vacantes. Puesto que las dislocaciones no son afectadas por las
fluctuaciones térmicas a temperaturas inferiores a las que se produce la re
cristalización, los metales pueden tener densidades de dislocaciones bastante
diferentes dependientes de las condiciones de elaboración.
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5. PROPIEDADES DE LAS DISLOCACIONES
• Apilamiento de dislocaciones
• Anulación de dislocaciones
• Anclaje de dislocaciones
• Trepado de dislocaciones
Crean zonas con tensión.
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6. TENSIONES DE COMPRESIÓN Y TRACCIÓN.
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7. PROPIEDADES DE LAS DISLOCACIONES
A)APILAMIENTO.
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8. PROPIEDADES DE LAS DISLOCACIONES
B)ANIQUILAMIENTO
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9. PROPIEDADES DE LAS DISLOCACIONES
C)ANCLAJE
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10. PROPIEDADES DE LAS DISLOCACIONES
C)TREPADO
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11. FUENTE FRANK-READ
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12. ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN
PLÁSTICA EN FRÍO.
El endurecimiento por deformación plástica en frío es el fenómeno por medio del cual un metal dúctil se
vuelve más duro y resistente a medida es deformado plásticamente. Generalmente a este fenómeno también
se le llama trabajo en frío, debido a que la deformación se da a una temperatura “fría” relativa a la
temperatura de fusión absoluta del metal.
En los diagramas se muestra la variación de la resistencia a la
fluencia y la resistencia a la tensión para el acero 1040, el bronce y
el cobre. Esta variación se ha medido en función del porcentaje de
trabajo en frío, el cual se define de la siguiente manera:
donde:
A0 es el área transversal del material antes de
la deformación.
Ad es el área transversal del material después
de ser deformado.
Note que la resistencia del material aumenta al
aumentar el porcentaje de trabajo en frío sin embargo la
ductilidad del material disminuye.
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13. LA RELACIÓN ENTRE EL PORCENTAJE DE TRABAJO EN FRÍO Y LAS
PROPIEDADES MECÁNICAS
• Determinación de propiedades después de la deformación: Entonces se decide si el
componente tiene las propiedades adecuadas en los sitios críticos.
• Determinación del trabajo en frío necesario: Cuando se desea seleccionar el material
para un componente que tiene ciertas propiedades mecánicas mínimas, se especifica la
cantidad de trabajo en frío que debe aplicarse.
• Diseño del proceso de deformación: Se calcúlale porcentaje de trabajo en frío necesario
y , usando las dimensiones finales deseadas, se calculan las dimensiones originales del
metal mediante la ecuación de trabajo en frío.
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14. El fenómeno de endurecimiento por deformación se explica así:
1. El metal posee dislocaciones en su estructura cristalina.
2. Cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando la
deformación plástica.
3. Al moverse las dislocaciones, aumentan en número.
4. Al haber más dislocaciones en la estructura del metal, se estorban entre sí, volviendo más
difícil su movimiento.
5. Al ser más difícil que las dislocaciones se muevan, se requiere de una fuerza mayor para
mantenerlas en movimiento. Se dice entonces que el material se ha endurecido.
El endurecimiento por deformación se refleja en la curva del metal de la siguiente forma:
Esa habilidad de endurecerse se mide con el coeficiente
de endurecimiento por deformación (n). Entre mayor es n
para un metal, más se endurece al ser deformado
plásticamente.
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15. ENERGÍA ALMACENADA DEL TRABAJO EN FRÍO:
•La energía almacenada en el
material es pequeña menor al 10%.
•Se generan defecto (puntuales,
lineales y planares) en el material.
•Se estima que entre el 80-90% de
la energía almacenada se debe a
la generación de dislocaciones.
•Se generan deformaciones
elásticas.
•Se estima que entre el 5-10% de
la energía almacenada se debe a
deformación elástica.
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16. Cuando una aleación se deforma plásticamente, se producen defectos en la red
cristalina, y estos defectos, junto con la deformación elástica sirven como mecanismos
para el almacenamiento de energía en la aleación.
• a) Mecanismos de almacenamiento de energía
- Deformación elástica: la energía de deformación elástica representa solamente de un
5 a 10% de la energía total que se ha almacenado.
- Defectos reticulares: durante el trabajo en frío se producen dislocaciones, vacancias,
átomos intersticiales, fallas de apilamiento y límites de maclas.
2
2
1
2
1
 EEnergía 
ENERGÍA ALMACENADA DEL TRABAJO EN
FRÍO:
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17. TEMPERATURA DE TRABAJO EN FRÍO
• Una regla empírica aproximada es suponer que la deformación plástica corresponde al trabajo en frío si
este se efectúa a temperaturas menores de la mitad del punto de fusión medido sobre una escala
absoluta.
• Si se aumenta la temperatura del material hasta el grado que se permita la difusión atómica, las
dislocaciones desaparecerán del material, haciendo que éste recupere las propiedades mecánicas.
Trabajo en frío
•Existe endurecimiento por deformación.
•Se crean dislocaciones y éstas quedan en el material.
•El material endurece
Trabajo en caliente
•No existe endurecimiento por deformación.
•Se crean dislocaciones pero éstas desaparecen por difusión.
•El material no endurece.
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18. PROCESOS DE CONFORMADO
• Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de
manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las
piezas metálicas.
Los procesos industriales comunes para llevar a cabo los procesos de conformado se agrupan en
seis categorías:
Embutición
Laminación.
Forja.
Estirado.
Extrusión.
Estirado de alambre (Trefilado)
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19. • Laminación: Se conoce como laminación o laminado (a veces también se denomina rolado)
al proceso industrial por medio del cual se reduce el espesor de una lámina de metal.
• Forja: es un proceso conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente
o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de
compresión.
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20. • Estirado: Se denomina Estirado al proceso de Conformado por Deformación Plástica
en el que se estira una barra o varilla de metal con el objetivo de reducir su sección.
• Extrusión: es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida
y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección
transversal deseada.
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21. • Estirado de alambre o trefilado: Se entiende por trefilar a la operación de
conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla
haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta
llamada hilera o dado.
• Embutición: es un proceso tecnológico de conformado plástico que consiste en la
obtención de piezas huecas con forma de recipiente a partir de chapas metálicas.
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22. ENDURECIMIENTO POR RECOCIDO
• Las propiedades mecánicas de las aleaciones, reside en la composición química de la
aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete.
• Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros
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23. POLIMORFISMO
El polimorfismo es la capacidad de
algunos materiales de presentar
distintas estructuras cristalinas, con
una única composición química
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24. 24

25. ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS ACEROS
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26. 26

27. • Calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta y luego
enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada.
• Produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tensión y
disminuye la ductilidad.
• El acero al carbono se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la
cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C.
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ENDURECIMIENTO DE LOS ACEROS

28. MICROESTRUCTURA
DE PERLITA
Microestructura de un acero eutectoide
enfriado lentamente. Perlita eutecotide
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29. ACERO HIPER
EUTECTOIDE
Microestructura de un acero
hipereutectoide con 1,2% de C enfriado
lentamente.
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30. RECOCIDO
Se puede entender el recocido como el calentamiento del acero por encima de las temperaturas
de transformación a la fase austenítica 30

31. FASES MICRO ESTRUCTURALES DEL RECOCIDO
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32. ETAPAS DEL
RECOCIDO.
Calentamiento
Permanencia
Enfriamiento
lento
Se realiza completamente en estado
sólido
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33. 33

34. 34

35. APLICACIÓN DE TRATAMIENTO DE
RECOCIDO PARA SOLDADURA.
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36. 36

37. BIBLIOGRAFÍA
• Dieter G.E., (1988). Mechanical Metallurgy: SI Metric Edition. Singapore: McGraw-
Hill. ISBN 0-07-1004006-8
• Avner S.H. (1988). Introducción a la metalurgia física: Segunda edición. Edo. de
México,: McGraw-Hill. ISBN 968-6046-01-1
• Askeland D.R., Fuley P.P. and Wright W.J., (2011). The science and engineering of
materials: Sixth edition. Stanford, USA: Cengage Learning. ISBN-13: 978-0-495-
29602-7
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