EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LAS PROPIEDADES

La temperatura tiene un efecto significativo en casi todas las propiedades de los materiales. Para el diseñador es muy importante conocer las propiedades del material a las temperaturas de operación del producto cuando está en servicio. También es importante saber cómo afecta este parámetro las propiedades mecánicas en la manufactura. Los materiales tienen una menor resistencia y una mayor ductilidad a temperaturas elevadas. En la figura 3.15 se muestra esta relación general. Por tanto, la mayoría de los metales pueden conformarse más fácilmente cuando están a temperaturas elevadas que cuando están fríos.

Dureza en caliente: Ésta es una propiedad frecuentemente usada para caracterizar la resistencia y la dureza a temperaturas elevadas. La dureza en caliente es simplemente la capacidad de un material para retener su dureza a temperaturas elevadas, y se presenta ya sea como una lista de valores de dureza a diferentes temperaturas o como una gráfica de la dureza contra la temperatura, similar a la que se muestra en la figura 3.16. Los aceros pueden alearse para alcanzar mejoras significativas de su dureza en caliente, tal como se observa en la figura. Los materiales cerámicos exhiben muy buenas propiedades a temperatura elevada, por eso se seleccionan para aplicaciones a altas temperaturas como partes de turbinas, herramientas de corte y materiales refractarios. La coraza exterior de los transbordadores espaciales se reviste con losetas cerámicas para resistir el calor de fricción generado por las altas velocidades durante el reingreso a la atmósfera.

Es también deseable que los materiales para herramientas utilizadas en las operaciones de manufactura tengan una buena dureza en caliente. Si en la mayoría de los procesos de manufactura se generan cantidades significativas de energía calorífica, las herramientas deben ser capaces de resistir las altas temperaturas que implican esos procesos. 

Temperatura de recristalización: La mayoría de los metales se comportan a temperatura ambiente conforme a la curva de fluencia en la región plástica. A medida que un metal se deforma, aumenta su resistencia debido al endurecimiento por deformación (el exponente de endurecimiento por deformación n >0). Sin embargo, si el metal se calienta a una temperatura lo suficientemente elevada éste se deforma, pero no ocurre el endurecimiento por deformación; en su lugar se forman nuevos granos libres de deformaciones, y el metal se comporta como un material perfectamente plástico, es decir, su exponente de endurecimiento por deformación se anula, n = 0. La formación de nuevos granos libres de deformación es un proceso llamado recristalización, la temperatura a la que el fenómeno ocurre es aproximadamente la mitad de la temperatura de fusión del metal (0.5 Tm), expresada en grados de la escala absoluta (R o K), y se llama temperatura de recristalización. Debido a que la recristalización toma su tiempo, la temperatura de recristalización de un metal en particular se especifica generalmente como la temperatura a la cual la formación total de nuevos granos requiere un tiempo aproximado de una hora.

La recristalización es una característica de los metales que depende de la temperatura y que podemos aprovechar en la manufactura. Al calentar el metal a su temperatura de recristalización antes de someterlo a deformación, se aumenta sustancialmente la cantidad de deformación que puede soportar. La fuerza y la potencia necesarias para llevar a cabo el proceso se reducen notablemente. El formado de metales a temperaturas por encima de la temperatura de recristalización se llama trabajado en caliente.