Laboratorio: acero de Kioto se estira casi un 140 % antes de romperse

Imagine una tira de acero que se estira hasta ceder. En algún momento, en lugar de alargarse de manera uniforme a lo largo de toda su longitud, se estrecha en un punto y ese punto se rompe. Los metalúrgicos miden hasta dónde puede llegar un metal antes de que empiece este estrechamiento localizado con una cifra llamada alargamiento uniforme. Un equipo de la Universidad de Kioto ha desarrollado un acero cuyo alargamiento uniforme alcanzó casi 140 %, según su artículo en la revista Materials Today.

El problema es antiguo. Algunos metales se vuelven más resistentes cuando se deforman, un fenómeno llamado endurecimiento por deformación, que en principio puede mantener el estiramiento uniforme. Pero ese endurecimiento suele debilitarse a medida que la deformación avanza. Las aleaciones avanzadas pueden ganar endurecimiento extra gracias a otros dos procesos: el maclado por deformación, en el que la estructura cristalina forma bandas simétricas en espejo, y la transformación martensítica, en la que la estructura cambia a una fase más dura. Ambos procesos tienden a competir, por lo que los metales suelen diseñarse para depender de uno solo. Como afirma el autor de correspondencia Si Gao, «En el ámbito de los metales de alta resistencia, los materiales duraderos ya no son una rareza, pero el alargamiento de los materiales metálicos se ha mantenido en general por debajo de aproximadamente 60 % a 70 %».

La idea del equipo de Kioto fue hacer que los dos mecanismos se turnen. En un acero Fe-4Ni-0.6C, los investigadores aumentaron el contenido de carbono para retrasar la transformación martensítica. El maclado comienza primero con deformaciones intermedias, y la transformación solo empieza con deformaciones mayores, de modo que cada mecanismo añade endurecimiento cuando el anterior pierde efecto. El artículo describe esto como un endurecimiento continuo que aplaza el punto en que la deformación se concentra en un solo lugar, a lo largo de un amplio rango de deformaciones.

El resultado es una muestra de laboratorio, y las conclusiones del artículo se apoyan en ella. El estudio no informa de pruebas a escala industrial, de series de producción ni de una reproducción independiente, y los autores no dan un precio ni citan ningún socio industrial. La ductilidad notificada es la medición de una sola aleación, no una propiedad de una pieza fabricada.

Para los ingenieros, el valor del artículo quizá resida menos en este acero concreto que en la regla de diseño que propone. El equipo de Gao sostiene que un alargamiento uniforme muy grande aparece cuando un material activa el mecanismo siguiente justo cuando el anterior pierde efecto. Los autores afirman que los usos futuros probablemente incluyan edificios, vehículos, aviones y otras estructuras portantes, pero el artículo no fija fecha para ninguno. El paso siguiente, que la fuente no describe en detalle, sería comprobar si ese mismo momento de activación funciona en otras aleaciones y en condiciones más cercanas a las de piezas reales.