Ductilidad
La ductilidad es la capacidad de un material para deformarse plásticamente, estirándose en hilos, antes de romperse.
La ductilidad es la propiedad mecánica de un material que le permite deformarse de forma permanente, estirándose en hilos o alargándose de manera notable, antes de romperse. Es lo que hace posible el cable de cobre, el alambre de oro o la chapa de acero que se dobla sin partirse, y se cuantifica con el alargamiento y la reducción de área en un ensayo de tracción.
¿Qué es la ductilidad?
La palabra procede del latín ductilis, “que puede ser conducido o estirado”, derivada de ducere (conducir). En ciencia de materiales describe la capacidad de un sólido para sufrir una deformación plástica considerable bajo tensión de tracción sin llegar a la fractura.
Cuando se tira de un material, primero se deforma de manera elástica: si se suelta, recupera su forma, como describe la ley de Hooke. Al superar el límite elástico entra en la zona plástica, donde la deformación ya no se recupera. Un material dúctil dispone de un tramo plástico largo; uno frágil se rompe casi sin pasar por él.
Cómo se mide
La ductilidad se determina en un ensayo de tracción: una probeta normalizada se estira hasta romperse y se registran dos valores.
L₀ y A₀ son la longitud y la sección iniciales; Lf y Af, las finales tras la rotura. Como criterio práctico, un material con alargamiento a rotura inferior al 5 % suele considerarse frágil, y los muy dúctiles superan con facilidad el 20 o el 30 %.
| Material | Comportamiento típico |
|---|---|
| Oro, plata, cobre | Muy dúctiles; se trefilan en hilos finísimos |
| Aluminio | Dúctil y ligero |
| Acero de bajo carbono | Dúctil; al subir el contenido de carbono gana resistencia, pero pierde ductilidad |
| Fundición gris, vidrio, cerámicas | Frágiles; rompen casi sin deformación plástica |
Factores que influyen
- Temperatura: al calentar, casi todos los metales ganan ductilidad; al enfriar mucho, algunos aceros pasan de dúctiles a frágiles (temperatura de transición dúctil-frágil).
- Estructura cristalina: los metales con red cúbica centrada en las caras, como el cobre, el aluminio o el oro, tienen muchos sistemas de deslizamiento y suelen ser muy dúctiles.
- Velocidad de deformación: los golpes rápidos favorecen la rotura frágil.
- Endurecimiento por deformación y aleantes: trabajar el metal en frío o añadir elementos lo hace más resistente, pero reduce su ductilidad.
- Defectos y entallas: grietas o ranuras concentran tensiones y favorecen la fractura.
Ductilidad, maleabilidad y tenacidad
No son lo mismo. La maleabilidad es la capacidad de deformarse en láminas bajo compresión, como al batir el oro; la ductilidad se refiere a la tracción y a los hilos. La tenacidad mide la energía total que un material absorbe hasta romperse y depende tanto de su resistencia como de su ductilidad. Y la elasticidad se refiere a la deformación que se recupera, no a la permanente.
Aplicaciones
- Cables eléctricos: el cobre se estira en trefilado hasta diámetros muy pequeños.
- Estructuras y construcción: los aceros dúctiles avisan antes de fallar: se deforman visiblemente en lugar de romperse de golpe, algo clave en las armaduras del hormigón y en el diseño sismorresistente.
- Conformado: estampación de carrocerías, embutición de latas y forja.
- Joyería: hilos y cadenas de oro y plata.
Ejercicios resueltos
1. Una probeta de 50 mm de longitud inicial mide 62 mm tras romperse. Calcula el alargamiento a rotura.
A = (62 − 50) / 50 × 100 = 24 %. Es un valor propio de un metal dúctil.
2. Una barra de 10 mm de diámetro presenta, en la zona de rotura, un diámetro de 6 mm. Halla la reducción de área.
Las áreas son proporcionales al cuadrado del diámetro: RA = (1 − 6²/10²) × 100 = (1 − 0,36) × 100 = 64 %.
3. Un material alcanza solo 2 % de alargamiento antes de romper. ¿Cómo lo clasificas?
Por debajo del 5 %, el material se considera frágil.
¿Qué materiales son más dúctiles?
Entre los metales, el oro, la plata, el cobre y el aluminio destacan por su ductilidad. Los aceros de bajo carbono también lo son, mientras que el vidrio y la mayoría de cerámicas son frágiles.
¿Cuál es la diferencia entre ductilidad y maleabilidad?
La ductilidad es la capacidad de estirarse en hilos bajo tracción; la maleabilidad, la de formar láminas bajo compresión. Muchos metales poseen ambas, pero no en el mismo grado.
¿Un material dúctil es más resistente?
No necesariamente. Resistencia y ductilidad son propiedades distintas: un acero muy duro puede ser poco dúctil y un cobre blando muy dúctil.
¿Por qué se prefiere un material dúctil en estructuras?
Porque se deforma de forma visible antes de fallar y absorbe energía, lo que da margen para reaccionar, mientras que un material frágil puede romperse de repente.
Referencias
- Callister, W. D. y Rethwisch, D. G. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Reverté.
- Askeland, D. R. Ciencia e ingeniería de los materiales. Cengage Learning.
- Beer, F. P. y Johnston, E. R. Mecánica de materiales. McGraw-Hill.
Más sobre el tema: propiedades generales de la materia y sólidos.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Ductilidad». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/ductilidad/
