banda de Lüders

Una banda de Lüders es una línea o banda visible que aparece en la superficie de un metal durante la deformación plástica, corriendo paralela a la dirección de máxima tensión de cizallamiento. Cuando una tira o lámina se estira más allá de su punto de fluencia, el material no se deforma uniformemente a lo ancho. En cambio, se forma un límite nítido entre la región ya cedida y la región aún elástica, creando una línea diagonal o transversal que se mueve a través de la superficie a medida que continúa la carga. Este fenómeno es más común en acero con bajo contenido de carbono, aleaciones de aluminio y algunos otros metales que exhiben una transición de fluencia discontinua.

La banda se forma debido a un mecanismo de bloqueo temporal en la estructura cristalina llamado atmósfera de Cottrell. Cuando la tensión excede por primera vez el límite elástico, las dislocaciones comienzan a moverse, pero los cúmulos atmosféricos de átomos de carbono o nitrógeno las fijan en su lugar, creando una caída en la tensión requerida. Una vez que estos átomos se difunden lejos de las dislocaciones en movimiento, el flujo plástico se acelera y se propaga hacia afuera desde el punto de fluencia inicial, dejando una discontinuidad de deformación pronunciada a su paso. El ángulo de la banda con respecto al eje de carga depende de la orientación cristalina y el estado de tensión, apareciendo típicamente a aproximadamente 45 grados de la dirección de la tensión principal.

En los laminadores y operaciones de estirado, las bandas de Lüders crean defectos de marcado en la superficie que reducen la calidad estética y pueden comprometer la adhesión del recubrimiento en procesos de acabado posteriores. Las bandas son permanentes y no pueden eliminarse solo con trabajo en frío; requieren un recocido de recristalización para restaurar una superficie uniforme. Esto las hace particularmente problemáticas en paneles de carrocería de automóviles, carcasas de electrodomésticos y revestimientos arquitectónicos donde la apariencia es importante. Controlar la formación de bandas es una de las razones por las que los fabricantes utilizan el control de la velocidad de deformación y una gestión cuidadosa de la temperatura durante las etapas iniciales de deformación.

Reducción de la aparición en la fabricación

Los operadores de molinos reducen las bandas de Lüders a través de varias rutas: elevando la temperatura de deformación para reducir la discontinuidad de fluencia, aumentando la velocidad de deformación para suprimir el flujo plástico dentado o pre-deformando el material de manera controlada antes del conformado final. Algunas aleaciones se microalean con niobio o vanadio para suprimir el efecto de anclaje de Cottrell. La visibilidad de la banda también depende de la preparación de la superficie y el ángulo de iluminación, razón por la cual los defectos a veces parecen más obvios después del decapado o pulido.

El fenómeno lleva el nombre del metalúrgico alemán del siglo XIX Wilhelm Lüders, quien documentó por primera vez las bandas de manera sistemática. Aunque superficialmente similares a las líneas de deformación plástica (también llamadas líneas de Chernov o líneas de Hartmann), las bandas de Lüders se forman en una transición de fluencia específica y marcan el límite de la zona de deformación primaria en lugar de indicar patrones de cizallamiento secundarios. El reconocimiento de la distinción es importante para los ingenieros de materiales que seleccionan aleaciones y procesos donde la uniformidad de la superficie es crítica.