Diferentes metales responden a la tensión de diferentes maneras
Todos los metales se deforman (estiran o comprimen) cuando están estresados, en mayor o menor grado. Esta deformación es un signo visible de tensión de metal.
En metalurgia, la tensión se puede definir como la deformación de un metal debido a la tensión. En otras palabras, es una medida de cuánto se ha estirado o comprimido un metal en comparación con su longitud original. Si hay un aumento en la longitud de una pieza de metal debido al estrés, esto se conoce como tensión de tracción.
Pero si hay una reducción en la longitud, esto es tensión de compresión.
Cepa metálica en materiales dúctiles (flexibles)
Algunos metales (como el acero inoxidable y muchas otras aleaciones) ceden bajo estrés . Esto les permite doblarse o deformarse sin romperse. Otros metales, como el hierro fundido, se fracturan y se rompen rápidamente bajo estrés. Incluso el acero inoxidable, sin embargo, finalmente se debilita y se rompe bajo suficiente estrés.
Los metales como el acero bajo en carbono se doblan en lugar de romperse bajo tensión. Sin embargo, en cierto nivel de estrés, alcanzan un "punto de fluencia" bien comprendido. Una vez que alcanzan el límite elástico, el metal se "endurece por deformación". Esto significa que se requiere más tensión para deformar el metal. El metal se vuelve menos dúctil o flexible. En cierto sentido, esto hace que el metal sea más duro. Pero mientras que el endurecimiento por deformación hace que sea más difícil que el metal se deforme, también hace que el metal sea más quebradizo. El metal frágil puede romperse, o fallar, con bastante facilidad.
Cepa metálica en materiales frágiles
Algunos metales son intrínsecamente frágiles, lo que significa que son particularmente propensos a la fractura. Los metales frágiles incluyen aceros de carbono medio y alto. A diferencia de los materiales dúctiles, estos metales no tienen un punto de fluencia bien definido. En cambio, cuando alcanzan un cierto nivel de estrés, se rompen.
Los metales frágiles se comportan de manera muy similar a otros materiales frágiles como el vidrio, la piedra y el hormigón. Al igual que estos materiales, son fuertes de ciertas maneras, pero como no se pueden doblar ni estirar, no son apropiados para ciertos usos.
Medición de la tensión del metal
La medida más común de tensión en los metales se llama tensión de ingeniería. La tensión de ingeniería puede calcularse como el cambio de longitud dividido por la longitud original. Por ejemplo, se dice que una barra de titanio de 2.0 "que se ha estirado a 2.2" ha experimentado una tensión de tracción de 0.1 o 10 por ciento.
Fatiga de metal resultante de la tensión del metal
Cuando los metales dúctiles están estresados, se deforman. Si se elimina la tensión antes de que el metal alcance su punto de fluencia, el metal vuelve a su forma anterior. Mientras que el metal parece haber vuelto a su estado original, sin embargo, pequeñas fallas han aparecido en realidad a nivel molecular.
Cada vez que el metal se deforma y luego vuelve a su forma original, se producen más fallas moleculares. Después de muchas deformaciones, hay tantas fallas moleculares que el metal se rompe. Cuando esto ocurre, se describe como "fatiga de metal". La fatiga del metal es irreversible.
La fatiga del metal es particularmente problemática en situaciones donde el metal se estresa una y otra vez.
Por ejemplo, fue una causa importante de falla de la aeronave antes de que se entendiera completamente. Para evitar la fatiga del metal, es importante examinar regularmente muestras de metales bajo tensión usando un microscopio.