EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN DISEÑO 

La resistencia y la ductilidad, o la fragilidad, son propiedades afectadas por el efecto de la temperatura del entorno de operación. 

El efecto de la temperatura sobre las propiedades estáticas de los aceros se caracteriza en la gráfica de resistencia contra temperatura de la figura 2-9. Observe que la resistencia a la tensión cambia poco hasta que se alcanza cierta temperatura. A partir de ese punto decae con rapidez. Sin embargo, la resistencia a la fluencia disminuye en forma continua a medida que la temperatura ambiente se incrementa. Hay un incremento sustancial de la ductilidad, como se podría esperar, a temperaturas mayores.

Se han realizado muchas pruebas de materiales ferrosos sometidos a cargas constantes durante tiempos prolongados a temperaturas elevadas. Se determinó que las piezas se deformaban de modo permanente durante los ensayos, aunque en ocasiones los esfuerzos reales fueron menores que la resistencia a la fluencia del material, la cual se obtiene mediante pruebas de corta duración realizadas a la misma temperatura. La deformación bajo carga continua se llama termofluencia. 

Una de las pruebas más útiles que se han ideado es el ensayo de termofluencia a largo plazo bajo carga constante. En la figura 2-10 se ilustra una curva que es típica para esta clase de pruebas. La curva se obtiene a una temperatura constante especificada. A menudo se realizan un cierto número de pruebas en forma simultánea con diferentes intensidades de esfuerzo. La curva presenta tres regiones. En la primera etapa se incluyen las deformaciones elástica y plástica; además, presenta una rapidez decreciente de la termofluencia debida al endurecimiento por deformación. La segunda etapa experimenta una rapidez constante mínima de termofluencia causada por el efecto de recocido. En la tercera el área de la pieza se reduce de manera considerable, el esfuerzo verdadero se incrementa y a la larga la termofluencia provoca la fractura.

Cuando las temperaturas de operación son menores que la temperatura de transición (figura 2-7) se origina la posibilidad de que una parte pueda fallar por fractura frágil.

Por supuesto, el tratamiento térmico, como se demostrará, se usa para hacer cambios sustanciales en las propiedades mecánicas de un material. El calentamiento debido a la soldadura eléctrica o con gas también modifica las propiedades mecánicas. Tales cambios quizá se deban a la sujeción durante el proceso de soldado, así como al calentamiento; de esta forma, los esfuerzos resultantes permanecen inalterados cuando las partes se han enfriado y las mordazas se han retirado. Los ensayos de dureza se emplean para aprender si la resistencia ha cambiado debido al proceso de soldadura, pero no revelan la presencia de esfuerzos residuales.