Temperatura de transición dúctil-frágil
Descripción de la transición de dúctil a quebradizo
La temperatura de transición de dúctil a frágil marca el punto en el que los materiales pasan de un comportamiento dúctil a uno frágil, lo que resulta crucial para la selección de materiales en ingeniería.
Transición de dúctil a quebradizo
La temperatura de transición de dúctil a quebradizo (DBTT) es una propiedad crítica de los materiales, especialmente metales y aleaciones. Significa la temperatura por debajo de la cual un material se comporta de manera frágil, fracturándose sin una deformación plástica significativa.
Importancia de la DBTT en la ciencia de los materiales
Comprender la DBTT es esencial para que los ingenieros garanticen la fiabilidad y seguridad de estructuras y componentes, especialmente los expuestos a condiciones de temperatura variables.
Cálculo de la temperatura de transición
Calcular la DBTT implica analizar la respuesta del material a la tensión a diferentes temperaturas. La transición suele determinarse utilizando métodos de ensayo normalizados.
- Ensayo de impacto Charpy: Mide la energía absorbida por un material durante la fractura.
- Prueba de resistencia a la fractura: Evalúa la resistencia de un material a la propagación de grietas.
- Ensayo de desgarro dinámico: Evalúa el comportamiento del material en condiciones de carga dinámica.
Curvas que ilustran la transición
La DBTT se suele representar mediante curvas de tenacidad a la fractura dependientes de la temperatura, que muestran la relación entre la temperatura y la capacidad del material para absorber energía antes de fracturarse.
- Intervalo de transición: El rango de temperatura sobre el cual el material cambia de comportamiento dúctil a frágil.
- Plataforma superior: La región en la que el material presenta una gran tenacidad y ductilidad.
- Estante inferior: La región donde el material se comporta de manera frágil con baja tenacidad.
Ejemplos de metales y aleaciones
Los distintos metales y aleaciones presentan diferentes DBTT en función de su composición y microestructura.
Aleaciones de acero
- Aceros de bajo contenido en carbono: Generalmente tienen un DBTT más bajo, lo que los hace más dúctiles.
- Aceros con alto contenido en carbono: DBTT más alto debido a una mayor dureza y resistencia.
Aleaciones de aluminio
Lasaleaciones de aluminio suelen presentar DBTT más bajos, manteniendo la ductilidad en un amplio rango de temperaturas, lo que las hace adecuadas para aplicaciones que requieren materiales ligeros y fiables.
Aleaciones de titanio
Lasaleaciones detitanio tienen una DBTT que se ve influida por los elementos de aleación, ofreciendo un equilibrio entre resistencia y ductilidad para aplicaciones aeroespaciales.
Tabla de temperaturas de transición de dúctil a quebradizo
|
Material |
Temperatura de transición dúctil a frágil (DBTT) |
|
Acero bajo en carbono (A36) |
-10°C a -40°C |
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Acero medio carbono |
-20°C a -50°C |
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Acero con alto contenido en carbono |
-50°C a -100°C |
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Acero de baja aleación |
-30°C a -50°C |
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Acero inoxidable (304) |
-200°C a -300°C |
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Acero inoxidable (430) |
0°C a -50°C |
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Níquel |
-100°C a -150°C |
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Aluminio (Al) |
-150°C a -200°C |
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-300°C a -400°C |
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Cobre (Cu) |
Sin DBTT claro |
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~300°C |
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-50°C a -150°C |
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Polietileno (PE) |
-70°C a -90°C |
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Policarbonato (PC) |
-100°C a -150°C |
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Politetrafluoroetileno (PTFE) |
-150°C a -200°C |
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Polipropileno (PP) |
-10°C a -50°C |
Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).
Preguntas más frecuentes
¿Qué es la temperatura de transición de dúctil a quebradizo?
Es la temperatura por debajo de la cual un material se vuelve quebradizo y se fractura sin deformación plástica significativa.
¿Por qué es importante la DBTT en ingeniería?
La DBTT ayuda a los ingenieros a seleccionar los materiales adecuados para aplicaciones sometidas a temperaturas variables con el fin de garantizar la seguridad y la fiabilidad.
¿Cómo se mide la DBTT?
La DBTT suele medirse mediante ensayos de impacto, como los ensayos Charpy o Izod, que evalúan la energía absorbida durante la fractura.
¿Pueden los elementos de aleación afectar a la DBTT?
Sí, la adición de elementos de aleación puede aumentar o disminuir la DBTT, dependiendo de su efecto en la microestructura del material.
¿Qué metales tienen la DBTT más baja?
Los metales como el aluminio y las aleaciones de cobre suelen tener DBTT más bajos, ya que mantienen la ductilidad en un intervalo de temperaturas más amplio.
