Dureza

La capacidad de un metal para deformarse plásticamente y absorber energía en el proceso antes de la fractura se denomina dureza. El énfasis de esta definición debe ponerse en la capacidad de absorber energía antes de la fractura. Recordemos que la ductilidad es una medida de cuánto se deforma algo plásticamente antes de la fractura, pero el hecho de que un material sea dúctil no lo convierte en resistente. La clave de la tenacidad es una buena combinación de resistencia y ductilidad. Un material con alta resistencia y alta ductilidad tendrá más tenacidad que un material con baja resistencia y alta ductilidad. Por lo tanto, una forma de medir la tenacidad es calcular el área bajo la curva de tensión-deformación de un ensayo de tracción. Este valor se llama simplemente «tenacidad del material» y tiene unidades de energía por volumen. La tenacidad del material equivale a una lenta absorción de energía por parte del material.

Hay varias variables que tienen una profunda influencia en la tenacidad de un material. Estas variables son:

• Tasa de deformación (tasa de carga)
• Temperatura
• Efecto Notch

Un metal puede poseer una tenacidad satisfactoria bajo cargas estáticas pero puede fallar bajo cargas dinámicas o impactos. Por regla general, la ductilidad y, por tanto, la tenacidad disminuyen a medida que aumenta la velocidad de carga. La temperatura es la segunda variable que más influye en la tenacidad. A medida que se reduce la temperatura, la ductilidad y la tenacidad también disminuyen. La tercera variable se denomina efecto muesca y tiene que ver con la distribución de la tensión. Un material puede mostrar una buena tenacidad cuando la tensión aplicada es uniaxial; pero cuando se produce un estado de tensión multiaxial debido a la presencia de una muesca, el material puede no soportar la deformación elástica y plástica simultánea en las distintas direcciones.

Hay varios tipos de ensayos de tenacidad estándar que generan datos para condiciones de carga específicas y/o enfoques de diseño de componentes. Tres de las propiedades de tenacidad que se discutirán con más detalle son 1) la tenacidad al impacto, 2) la tenacidad a la entalladura y 3) la tenacidad a la fractura.