endurecer por trabajo

El endurecimiento por deformación es el proceso de aumentar la dureza y la resistencia de un metal mediante deformación plástica, sin añadir calor ni cambiar su composición química. Cuando se dobla, lamina, estira o martilla un metal, se fuerza a su estructura cristalina a reorganizarse; las dislocaciones se acumulan y enredan, bloqueando el material en un estado más denso y rígido. El metal se vuelve más duro y resistente, pero también más frágil y menos dúctil.

Esto ocurre automáticamente durante las operaciones de trabajo en frío. Una matriz de trefilado reduce el diámetro de la varilla tirando de ella a través de orificios progresivamente más pequeños; el metal se endurece por deformación con cada pasada, resistiendo una mayor deformación. Los laminadores aplanan y comprimen la chapa; después de varias pasadas, el material se endurece. Incluso la forja manual endurece la pieza a medida que los golpes del martillo comprimen y alinean la estructura. El acero dulce se vuelve notablemente más duro después de solo unos pocos ciclos de doblado y enderezado.

El recocido rompe el ciclo

La meseta de endurecimiento tiene límites. Un metal endurecido por deformación eventualmente resiste una mayor deformación tan fuertemente que un trabajo en frío adicional corre el riesgo de agrietamiento o fractura. Para continuar dando forma, el metal debe recocerse: calentarse a una temperatura específica (generalmente de 400 a 900 grados Celsius, dependiendo de la aleación), mantenerse brevemente y enfriarse. El calor permite que las dislocaciones migren y se recombinen, restaurando la ductilidad. El metal se ablanda de nuevo y el ciclo de endurecimiento por deformación puede comenzar de nuevo.

El aluminio, el cobre y sus aleaciones se endurecen por deformación rápidamente y se ciclan rutinariamente entre los pasos de trabajo en frío y recocido durante la fabricación. El acero se endurece por deformación más lentamente, pero aún requiere recocido intermedio en programas severos de estirado o laminado. El acero inoxidable, especialmente los grados austeníticos, se endurece por deformación agresivamente y puede volverse peligrosamente difícil de mecanizar o formar después de una deformación limitada.

El efecto a veces es deseado: un diseñador podría especificar un temple endurecido por deformación (designación H o T en aleaciones de aluminio) para obtener resistencia sin un paso de endurecimiento separado. Más a menudo es una limitación: los programas de producción deben permitir ciclos de recocido, las herramientas deben ser lo suficientemente robustas para manejar el endurecimiento del material, y las tasas de desecho aumentan si la deformación excede la capacidad del material antes del siguiente recocido.