Resistencia del Metal: Guía Básica y Tabla

La resistencia de los metales es uno de los atributos mecánicos más importantes necesarios para clasificar las aplicaciones y el uso de los metales. Algunos metales pueden ser adecuados para usarse en la industria de la construcción, pero no en la industria aeroespacial. Este es un determinante crítico utilizado por científicos, fabricantes e ingenieros para asegurar la funcionalidad y practicidad del metal en cualquiera de sus proyectos.

En la industria de los materiales, la resistencia se define por la capacidad de un material para soportar una carga aplicada sin exhibir falla ni deformación plástica.

Tipos de Resistencia

Los materiales exhiben diferentes tipos de resistencia dependiendo de cómo se aplica una carga. Estas resistencias se utilizan como parámetros a considerar al elegir un material para ciertas aplicaciones. A continuación se presentan los diferentes tipos de resistencia del metal:

Límite elástico- Esta es la resistencia máxima que un metal puede soportar antes de exhibir una deformación plástica permanente en un ensayo de tracción. Los ingenieros utilizan este valor para determinar la carga máxima que un componente puede soportar. Esto se usa como criterio para definir la falla en muchos códigos de ingeniería.

Resistencia máxima a la tracción o simplemente llamada resistencia a la tracción- Esta se define por el esfuerzo máximo que el material puede soportar durante un ensayo de tracción. En términos más simples, esta es la carga máxima que un metal puede resistir antes de fracturarse o separarse.

Resistencia a la compresión- Esta es la resistencia máxima con la que un material puede soportar la falla durante un ensayo de compresión. En este tipo de resistencia, la carga se aplica en la parte superior e inferior de la muestra.

Resistencia al impacto- Esta es la capacidad de un metal para resistir cargas bruscas y repentinas sin fallar. Es la energía máxima que un metal puede absorber antes de exhibir rotura o fractura.

¿Por Qué Necesitamos Aprender Sobre la Resistencia del Metal?

Probablemente ya haya captado un poco la importancia de aprender sobre la resistencia del metal ahora que ha sido orientado sobre sus tipos fundamentales. Para explicarlo más a fondo, a continuación se presenta una discusión completa sobre por qué la resistencia del metal es importante en diversas industrias:

Diseño Mecánico/Estructural

Cuando se trata de elementos mecánicos y estructurales, los ingenieros necesitan estar al tanto de la resistencia de las piezas que diseñan. Utilizan esto para identificar en qué punto un material puede potencialmente romperse o fallar. De esta manera, podrán establecer los límites y definir las restricciones necesarias para ciertas piezas que diseñan.

Selección de materiales

La resistencia del metal es un criterio muy relevante al elegir materiales que sean capaces de soportar las demandas o requisitos de diferentes aplicaciones en la industria. Diferentes metales exhiben diferentes calificaciones de resistencia. Hay ciertos metales adecuados para aplicaciones de alto esfuerzo y también hay algunos que son más apropiados para aplicaciones de bajo esfuerzo. Por ejemplo, un metal con alta resistencia a la tracción es preferido para fabricar piezas necesarias para izar o tirar.

Seguridad

Todo se reduce a la seguridad. La resistencia del metal establece varios límites para ayudar a evitar la falla en cualquier aplicación. Conocer la calificación de resistencia del metal permite un diseño infalible y seguro de piezas que sean capaces de soportar sus cargas previstas sin causar daño a sus usuarios.

Los Metales Más Fuertes Utilizados en la Fabricación de Metales

En la industria, habrá los más fuertes que pueden ser preferidos dependiendo de la aplicación y los requisitos de diseño. A continuación se presentan los metales más fuertes comúnmente utilizados en diversas industrias:

1.  Titanio

Este metal de origen natural posee una alta resistencia a la tracción dada su estructura menos densa que la de los metales comunes. El titanio es popular por su baja relación resistencia-peso y su alta resistencia a la corrosión, lo que lo hace perfecto para aplicaciones aeroespaciales, automotrices y médicas. Además de su estado puro, el titanio se alea comúnmente con otros metales para mejorar aún más su resistencia. Un ejemplo es el aluminuro de titanio, en el que los elementos de aleación son el aluminio y el vanadio.

2.  Cromo

El cromo ha entrado en la lista de los metales más fuertes, ya que se considera el metal más duro de la tierra. El cromo puede no usarse comúnmente por sí solo, pero hace maravillas cuando se alea con otros metales. Una aplicación popular donde el cromo es el ingrediente clave es en la fabricación de acero inoxidable, uno de los metales más demandados utilizados en cualquier industria.

3.  Tungsteno

Este es aclamado como el metal de origen natural más fuerte y resistente por su resistencia máxima a la tracción de 250,000 psi o 1725 MPa. Para compensar su fragilidad, este metal se alea comúnmente con otros elementos. La aleación más popular es el carburo de tungsteno. La resistencia del tungsteno ha sido muy útil para diversas aplicaciones en las industrias militar, aeroespacial, minera y otras industrias de trabajo del metal.

4.  Acero

Generalmente, el acero es uno de los metales más fuertes y el material de ingeniería y construcción más importante. Este metal se fabrica aleando hierro, carbono y algunos otros elementos dependiendo del tipo de acero producido. El esfuerzo máximo del acero depende de sus otros compuestos de aleación. A continuación se presentan algunos tipos de acero comúnmente vistos:

• Acero inoxidable- aleación de acero, cromo y manganeso. Este metal es conocido por sus excelentes propiedades resistentes a la corrosión. Tiene un límite elástico de 1560 MPa y una resistencia máxima a la tracción de hasta 1600 MPa.
• Aleaciones de acero-hierro-níquel- Generalmente, alear níquel al acero al carbono aumenta su resistencia máxima hasta 1450 MPa. Diferentes fabricantes han hecho sus propias variaciones de esta aleación.
• Acero para herramientas- Este tipo de aleación de acero se fabrica mezclando las proporciones adecuadas de cobalto y tungsteno. Su resistencia y dureza lo convierten en un material perfecto utilizado en la fabricación de herramientas de corte CNC e incluso hachas.

5.  Inconel

Otra aleación que entró en la lista es el Inconel. Esta es una aleación de níquel austenítico y cromo. Estas superaleaciones son extremadamente fuertes y resistentes a la corrosión, lo que las hace perfectas para aplicaciones con entornos y condiciones extremas. Estas se utilizan comúnmente para fabricar turbinas, rotores de turbocompresores, intercambiadores de calor, recipientes a presión y muchos más.

Procesos Que Mejoran la Resistencia del Metal

1.  Endurecimiento por solución sólida y aleación

Este es el método utilizado para las aleaciones de metal mencionadas anteriormente, donde se usa para mejorar la resistencia del metal puro. El endurecimiento por solución sólida implica formar una “solución sólida” añadiendo átomos de un elemento de aleación a la estructura de red cristalina del metal base.

2.  Tratamiento térmico

Este proceso especial puede realizarse en cualquier punto de la fabricación de una pieza metálica para mejorar sus propiedades. Durante el proceso de calentamiento, la microestructura del metal se altera, lo que hace que un metal o aleación sea más fuerte, más resistente y más duradero. A continuación se presentan los métodos comunes de tratamiento térmico:

• Recocido- Metales como el cobre, la plata, el aluminio, el acero y el latón se calientan para disminuir sus posibilidades de fracturarse mientras se trabajan. En el recocido, ocurren tres fenómenos: recuperación, recristalización y crecimiento del grano.
• Revenido- el revenido implica calentar el metal a una temperatura justo por debajo de su temperatura de endurecimiento y mantenerlo durante un período especificado. Este proceso se realiza para reducir la fragilidad del metal mientras se conserva su dureza y resistencia.
• Normalizado- Este proceso se realiza para hacer el acero más resistente y dúctil.
• Endurecimiento- En este proceso, el metal se calienta a una temperatura suficiente que sea lo suficientemente alta para disolver los precipitados ricos en soluto. Este proceso aumenta entonces la dureza y resistencia del metal. La desventaja de esto, sin embargo, es que el metal ya ha perdido su ductilidad, haciéndolo frágil.

3.  Endurecimiento por deformación o trabajo en frío

Este método implica fortalecer el metal induciendo una deformación plástica para aumentar su dureza, límite elástico y resistencia a la tracción. Las dislocaciones producidas durante este proceso resultan en un enmarañamiento en la dislocación del grano. Este enmarañamiento evita entonces una mayor deformación en los granos afectados, aumentando así la resistencia del metal. El endurecimiento por deformación se ve comúnmente en los procesos de trabajo en frío y conformado, como el prensado, el cizallado y el doblado.

La Diferencia Entre Resistencia y Dureza

La resistencia y la dureza pueden tener una relación estrecha entre sí, pero es importante tener en cuenta que estas propiedades se miden de manera diferente. La resistencia se define como la capacidad de un material para resistir la deformación causada por una carga externa, mientras que la dureza es la capacidad de un material para resistir la penetración o el rayado.

Como se mencionó, estas dos tienen formas de prueba completamente diferentes. La resistencia del metal se determina mediante un ensayo de tracción o compresión en una máquina de ensayos universal, mientras que el ensayo de dureza puede realizarse mediante varios métodos, incluyendo el ensayo de dureza Rockwell, el ensayo de dureza Brinell, el ensayo de dureza Vickers y el escleroscopio Shore.

Estas dos son importantes en la industria del diseño y la ingeniería, ya que son uno de los principales parámetros considerados. La resistencia establece los límites sobre cuál es la carga máxima permisible en las piezas fabricadas. Esto es vital para evitar fallas en estructuras y maquinaria. Por otro lado, la dureza es un muy buen indicador de la resistencia de un metal al desgaste mecánico. Los metales más duros son preferidos para fabricar piezas que requieren tener una excelente resistencia al desgaste.

Tabla de Resistencia del Metal

Cuando su proyecto requiere piezas metálicas, hay algunos parámetros importantes que necesita conocer sobre los metales comunes. Por ejemplo, el límite elástico del acero, la resistencia a la tracción del acero, la densidad, la dureza, etc. Hay una tabla de metales. Puede comparar y consultar las propiedades de diferentes metales.

Tipos de Metales	Resistencia a la Tracción (PSI)	Límite elástico (PSI)	Dureza Rockwell (Escala B)	Densidad (Kg/m³)
Acero inoxidable 304	90,000	40,000	88	8000
Aluminio 6061-T6	45,000	40,000	60	2720
Aluminio 5052-H32	33,000	28,000		2680
Aluminio 3003	22,000	21,000	20 a 25	2730
Acero A36	58-80,000	36,000		7800
Acero Grado 50	65,000	50,000		7800
Latón Amarillo		40,000	55	8470
Latón Rojo		49,000	65	8746
Cobre		28,000	10	8940
Bronce Fosforoso		55,000	78	8900
Bronce de Aluminio		27,000	77	7700-8700
Titanio	63,000	37,000	80	4500

Conclusión

Es muy importante considerar y seleccionar el metal adecuado para sus proyectos. Puede consultar la tabla de resistencia del metal y elegir un material metálico adecuado según las características, funciones y aplicación de sus proyectos.  Por supuesto, si cree que esto es complicado, puede contactar a Sendot Technology, que tiene una rica experiencia en el mecanizado de metales y siempre puede proporcionar sugerencias profesionales para su proyecto.