fragilidad en caliente

Un metal presenta fragilidad en caliente cuando se vuelve quebradizo y propenso a agrietarse mientras aún está a temperatura elevada, típicamente durante el laminado, forjado o fundición. Esta no es una condición permanente; el mismo metal puede ser perfectamente dúctil una vez que se enfría. La fragilidad ocurre dentro de un rango de temperatura específico, generalmente entre la temperatura ambiente y el punto de fusión, y hace que el metal falle bajo las tensiones aplicadas durante el trabajo en caliente.

La fragilidad en caliente en el acero es causada más comúnmente por impurezas de azufre. El azufre forma compuestos con el hierro, particularmente sulfuro de hierro, que crean límites de grano débiles. A medida que el acero se calienta, estas fases de sulfuro se ablandan y pierden resistencia más rápido que el metal circundante, creando sitios donde se inician las grietas bajo deformación. Otros elementos también pueden desencadenar la fragilidad en caliente: el oxígeno en el cobre, el fósforo en algunas aleaciones y el bismuto o el plomo en el latón producen efectos similares en sus respectivas temperaturas de trabajo.

Reconocimiento y consecuencia

Un metal con fragilidad en caliente muestra grietas superficiales, divisiones o roturas durante o inmediatamente después del trabajo en caliente. Un herrero o laminador que trabaje con un material con fragilidad en caliente verá que la pieza de trabajo falla inesperadamente, a veces de forma explosiva si la pieza está restringida. En la fundición, la fragilidad en caliente produce porosidad interna y fracturas a medida que el metal que se solidifica se contrae y se desgarra en los límites de grano débiles. El defecto es inmediatamente obvio: la pieza simplemente se rompe donde debería doblarse.

La prevención depende del control de la composición. Los fabricantes de acero mantienen el azufre por debajo de los umbrales críticos (históricamente alrededor de 0.03 por ciento para muchos grados) y utilizan desoxidantes como el aluminio o el silicio para unir el oxígeno. El manganeso se añade al acero en parte porque une el azufre en sulfuro de manganeso, que es menos dañino que el sulfuro de hierro. Las aleaciones de cobre se desulfuran y el plomo o el bismuto se excluyen rigurosamente de los materiales destinados al trabajo en caliente.

El término refleja la paradoja: un material puede ser estructuralmente sólido y dúctil en frío, pero fallar por completo en caliente. Por eso los metalurgistas distinguen la fragilidad en caliente de la fragilidad en frío (quebradizo en frío), y por qué las especificaciones de composición para materiales de trabajo en caliente son más estrictas de lo que podrían parecer. Un acero etiquetado como "acero para trabajo en caliente" ha sido formulado específicamente para evitar la fragilidad en caliente en su rango de trabajo previsto.