La Fragilización de Materiales

Los materiales dúctiles son aquellos que poseen comportamiento mecánico dúctil y tenaz, esto quiere decir que estos materiales tienen la capacidad de deformación antes esfuerzos aplicados antes de llegar a un punto critico de ruptura, la fragilización de materiales lo que provoca es una reducción drástica de estas propiedades mecánicas, provocando que el material actúe como un material frágil, por consiguiente tendrá características frágiles, lo cual provoca que el material se vuelva quebradizo, lo cual provoca que antes esfuerzos aplicados este no se deforme como debería si no que pasa directamente a una falla critica.

La fragilización en metales puede ocurrir por diferentes factores lo cuales normalmente incluyen que el material fue expuesto a un ambiente o compuesto, o que este sufrió algún tipo de tratamiento térmico, por el lado de los factores de exposición se tiene que cuando un metal, normalmente aceros, son expuestos a cargas mecánicas y a un ambiente corrosivo se crean la condiciones perfectas para que se creen puntos de debilitamiento donde el material pierde propiedades dúctiles; también esta la fragilización por hidrogeno, esta es una de las causas más comunes de este fenómeno, lo que sucede es que el hidrogeno se introduce por difusión en la estructura interna del material, esto provoca que un debilitamiento de la misma estructura interna, este fenómeno se aparece como pequeñas fisuras o grietas que se expanden muy rápido antes esfuerzos bajos. [F2]

También se produce fragilización mediante tratamientos térmicos, uno de los principales problemas son los cambios de temperatura son demasiado bruscos para el material que se está trabajando o que ocurra un cambio de temperatura brusca de manera dispareja a lo largo de toda la pieza, este tipo de fragilidad puede presentarse no solo en metales, el envejecimiento ocurre cuando se producen cambios microestructurales en el material por causa de presencia de calor o cargas a lo largo de un periodo de tiempo, la exposición a estos factores provoca que las fases más frágiles a lo interno del material se pueden precipitar lo cual aumenta la fragilidad de materiales exponencialmente. [F3]

También se debe tomar en cuenta que la presencia de impurezas en la microestructura propicia la presencia de este fenómeno, otro factor que propicia la fragilización pero no la provoca como tal es la presencia de bajas temperaturas, un ambiente frio provoca que los materiales se contraigan, lo cual los hace mas susceptibles a las fallas y quebraduras. Uno de los detalles más importantes a tomar en cuanta es que si en la pieza producida, existe algún tipo de grieta o concentrador de esfuerzo, como marcas que se le apliquen para diferenciarlo o darle secuencias d eproduccion, y se le aplican cargas mecánicas es muy alta la posibilidad que en las zonas de alrededor de esta grieta se produzca una zona donde el material se fragiliza con mayor fragilización del material, lo que provoca que la misma grieta se propague con mayor rapidez, lo cual provoca las fallas criticas en los materiales metálicos.

En toda la industria es importante mantener una buena calidad de productos y servicios, desde lo que es infraestructura y producciones en masa hasta la producción de dispositivos de alta precisión, por ello para mantener esta calidad que se ofrece hasta para cumplir con los estándares de seguridad se debe de tomar en consideración la fragilización que puedan llegar a presentar los materiales si están expuestos o fueron producidos con ciertos factores críticos lo cuales pueden ser cruciales ante el surgimiento de algún tipo de desperfecto, lo que eventualmente terminaría produciendo una falla critica, donde se busca que la seguridad de las piezas o personas sea lo primordial.

Por ello hoy en día, en la industria se desarrollan estudios e investigaciones donde se abarca este fenómeno, como la ingeniera en materiales Clara Moyano realiza una investigación sobre la fragilización por hidrogeno en  la metalurgia, esta investigación esta dirigida a la industria automotriz específicamente, por que se busca que el hidrogeno se convierta en la clave de  la transición hacia la aplicación de energías limpias como combustible ecológico, sin embargo, su presencia provoca que las partículas de hidrogeno se introduzcan en las piezas metálicas, lo cual fragiliza en gran medida los componentes de estudio, lo cual provoca la falla inminente de las piezas, aunque también incluye que la fragilización del material se da por las tensiones y vibraciones sufridas por la piezas y los desperfectos e inclusiones en la microestructura del material. [F2]

También hay estudios donde se estudia este tipo de fragilización al provocarla, en este caso, en aceros inoxidables dúplex SAF 2205. La idea de este estudio es evaluar la fragilización obtenida mediante un proceso térmico, el envejecido, este estudio se enfoca en los cambios en la estructura interna y en las propiedades mecánicas. El tratamiento térmico suministrado se baso en llevarlo a mas de mil grados celcius durante una hora para luego hacerlo templado en agua y por último dejarlo en el horno a ochocientos cincuenta grados celcius, se realizaron variaciones de tiempo en este envejecido para poder estudiar mejor el fenómeno, las horas aproximadas que se dejo en horno la pieza estudiada fueron 1, 6, 12 y 24 horas. Mediante pruebas según las normas ASTM se obtuvieron como resultados la aparición de fase sigma en los materiales, esta fase es la que provoca la fragilización en estos tipos de aceros, por lo cual, en las pruebas mecánicas, las piezas que poseían mayormente este tipo de fase tuvieron un comportamiento más frágil. [F3]