La resistencia del acero es un atributo complejo que abarca varias propiedades mecánicas que juntas determinan la resistencia del material a las fuerzas y tensiones externas. Para comprenderla es necesario evaluar una serie de factores, desde la resistencia a la tracción, al límite elástico, al corte y a la compresión hasta las condiciones ambientales.
¿Qué es la resistencia del acero?
La resistencia del acero es una expresión general que no se puede cuantificar con precisión. Se define mejor de la siguiente manera e incluye una serie de características de propiedades mecánicas distintivas del acero:
Resistencia del aceroes la culminación de todos los comportamientos mecánicos que dan como resultado una resistencia global a las tensiones, presiones y energías del entorno antes de que se produzca la rotura o una deformación irreversible.
Para obtener más información sobre las propiedades mecánicas, visite nuestra Introducción aPropiedades mecánicas de los metales.
Tipos de resistencia mecánica del acero
Básicamente, la resistencia del acero se puede dividir en cuatro parámetros distintos, cada uno de los cuales es el punto de ruptura del acero bajo la fuerza o tensión específica que se le aplica. Para crear una observación colectiva, cada una de las cuatro formas de resistencia debe considerarse por separado y en conjunto.
Resistencia a la tracción: Capacidad del acero para resistir la tracción (también conocida como resistencia máxima a la tracción).
Esfuerzo de tracción:Tira de materiales en direcciones opuestas.
Resistencia al rendimiento:El punto en el que el comportamiento elástico de un metal da paso a la deformación plástica.
Elasticidad:Capacidad de un material de volver a su forma original después de experimentar una fuerza deformante.
Deformación plastica:Punto de deformación permanente (pero no de rotura).
Resistencia a la cizalladura:Capacidad del acero para resistir la rotura o el corte a lo largo de sus planos.
Esfuerzo cortante:Fuerza que proviene de un lado, del medio o de direcciones opuestas, actuando sobre solo una sección del metal, pudiendo cortarlo o romperlo.
Fuerza compresiva: La capacidad del acero para resistir ser apretado, comprimido o reducido en tamaño (no es tan relevante al evaluar sujetadores de acero).
Estrés compresivo:Fuerza que empuja el acero para acortarlo y extenderlo en dirección lateral.
Todas estas resistencias tendrán un impacto entre sí. La resistencia a la tracción influye en la resistencia al límite elástico y al corte, la resistencia a la compresión influye en la resistencia al límite elástico, y así sucesivamente. Es fundamental evitar evaluarlas en el vacío. Dado que la mayoría de las demás métricas se derivan de la resistencia a la tracción, en última instancia es ventajoso comenzar por ahí.
Otras propiedades mecánicas que influyen en la resistencia
Un metal puede ser resistente sin ser muy duro si se tienen en cuenta sus resistencias a la tracción, al límite elástico, al corte y a la compresión. En este caso, la resistencia del acero se ve afectada por su dureza y ductilidad.
Dureza
La relación entre dureza y resistencia es compleja, especialmente porque miden cosas similares:
FortalezaMide la resistencia a fuerzas y tensiones externas.
DurezaMide la capacidad de resistir la deformación plástica.
El mismo concepto se está poniendo a prueba en una amplia gama de pruebas de dureza: ¿cuánta potencia se necesita para presionar un objeto contra un material y dejar una huella duradera? Parecería que la resistencia de un metal a una fuerza externa aumenta con su dureza, lo que indica su resistencia. En realidad, una mayor dureza tiende a estar correlacionada con mayores resistencias a la tracción y a la fluencia.
Sin embargo, el acero debe soportar fuerzas adicionales, como por ejemplo el agrietamiento. Un acero extremadamente duro puede volverse tan frágil que se rompe fácilmente, lo que marca el umbral en el que la resistencia ya no es una ventaja. De hecho, una dureza excesiva puede debilitar el acero.
Ductilidad
Esta también es una relación difícil de cuantificar, por lo que comenzaremos con una definición:
Ductilidad:La medida de la capacidad de un metal para sufrir deformación plástica sin romperse.
La ductilidad se mide mediante dos pruebas:
Alargamiento:Mide cuánto se estira un material antes de romperse. La prueba marca dos puntos en el material antes de estirarlo. Una vez que se estira hasta su punto de ruptura, se miden nuevamente los puntos y se calcula el alargamiento a partir de las dos distancias.
Reducción del área:Mide cuánto se reduce el área desde su punto de inicio hasta su punto de ruptura. La prueba mide el diámetro del material antes del estiramiento y después de la ruptura y calcula la diferencia.
Una forma de analizar la baja resistencia a la tracción y a la fluencia del acero dúctil es observar lo poco que resiste la deformación plástica. Pero como es difícil romper algo que se dobla fácilmente, probablemente tenga una menor resistencia al corte. Sin embargo, una vez que se ha deformado, es flexible y resiste la rotura.
Maquinabilidad
La maquinabilidad es el grado en el que un material puede cortarse sin que se produzcan astillas o deterioro de la calidad de la superficie. Un material con una maquinabilidad deficiente necesitaría más fuerza y probablemente provocaría daños, mientras que un material con una maquinabilidad alta puede cortarse de forma sencilla y con poca resistencia.
La resistencia a la tracción reducida suele estar asociada a una buena maquinabilidad; compare la dificultad de cortar masilla con arcilla cocida. El vínculo con la resistencia al corte es el mismo: un material se rompe fácilmente a lo largo de sus planos si se puede mecanizar.
Tenacidad
La resistencia a la tracción y la ductilidad son dos características que juntas forman la tenacidad. Un material se considera tenaz si tiene ambas cualidades, es decir, si solo puede doblarse cuando se lo somete a una fuerza significativa y aún así resistir la rotura. Esto es especialmente beneficioso en los casos en que el metal está fatigado o dañado, ya que la ductilidad reduce la velocidad a la que se rompen las pequeñas fisuras.
Sin duda, la resistencia a la tracción influye en la tenacidad. Los aceros tenaces suelen tener también una resistencia a la fluencia elevada, ya que la resistencia a la tracción y a la fluencia suelen cooperar. Otro signo de una alta resistencia al corte sería la capacidad de soportar la rotura bajo fuerza.
La resistencia del acero es un atributo complejo que involucra varias propiedades mecánicas que determinan su resistencia a fuerzas y tensiones externas. Es importante comprender cómo funciona para poder evaluar su rendimiento potencial en su aplicación;Equipo de soporte de ingeniería de WenqiLe ayuda a considerar diferentes factores de resistencia para que pueda elegir el material adecuado para sus necesidades.
