Ductilidad y fragilidad

El módulo de Young, denominado E, cuantifica la rigidez de un material sólido. Es la relación entre la tensión de tracción ([latex]\sigma[/latex]) y la deformación extensional ([latex]\epsilon[/latex]) en la región elástica (lineal) de la curva tensión-deformación. Esta relación viene definida por la Ley de Hooke [latex]E = \frac{\sigma}{\epsilon}[/latex]. Un módulo más alto indica un material más rígido, lo que significa que se requiere más tensión para una cantidad dada de deformación elástica.

Una prueba de resistencia es una prueba de esfuerzo en la que una estructura o componente se somete a una carga superior a su carga de servicio normal, pero inferior a su carga de fallo prevista. El objetivo es demostrar la idoneidad para el uso y detectar defectos de fabricación sin dañar un artículo fabricado correctamente, verificando así su integridad estructural.

La fragilización por hidrógeno (HE) es un proceso en el que los metales, especialmente los aceros de alta resistencia, se vuelven frágiles y se fracturan tras la exposición al hidrógeno. El hidrógeno atómico se difunde en la red metálica y reduce su ductilidad y capacidad de carga. Entre los principales mecanismos propuestos se encuentran la descohesión mejorada por hidrógeno (HEDE), que debilita los enlaces atómicos, y la plasticidad localizada mejorada por hidrógeno (HELP), que facilita el movimiento de dislocación y la falla localizada.

El proceso cloro-álcali es un método industrial para la electrólisis de una solución de cloruro de sodio (NaCl), conocida como salmuera. Es la principal fuente para la producción de cloro (Cl₂), hidróxido de sodio (NaOH) e hidrógeno (H₂), productos químicos esenciales. Los métodos modernos utilizan una celda de membrana para separar los productos del ánodo y el cátodo, lo que garantiza una alta pureza y eficiencia.

La soldadura exotérmica, también conocida como soldadura por termita, es una técnica que utiliza el metal fundido sobrecalentado procedente de una reacción aluminotérmica para crear una unión molecular fuerte y permanente entre los componentes metálicos. El proceso es autónomo y no requiere una fuente de alimentación externa. Se utiliza principalmente para unir tramos de vía férrea en rieles soldados continuos, creando una vía más lisa y duradera.

El oxicorte, o corte por llama, secciona los metales ferrosos mediante un proceso de oxidación rápido y exotérmico. En primer lugar, una llama de precalentamiento eleva la superficie del acero a su temperatura de ignición (aproximadamente 870 °C o 1600 °F). A continuación, un chorro de oxígeno puro a alta presión se dirige al punto, iniciando una reacción química, [latex]3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4[/latex], que forma óxido de hierro fundido (escoria) y libera calor.

Los cilindros de gas para soldadura oxicorte almacenan gases u otros gases industriales o médicos a presiones muy altas. Un regulador de presión es esencial para reducir esta presión a una presión de trabajo segura y utilizable. Un regulador de dos etapas realiza esta reducción en dos pasos, proporcionando una presión de suministro muy constante incluso cuando la presión del cilindro disminuye con el uso. Esto garantiza un flujo estable y, por lo tanto, una llama estable para una calidad de soldadura constante.

La pasivación es el proceso mediante el cual un material se vuelve "pasivo", es decir, se ve menos afectado por factores ambientales como la corrosión. Implica la formación espontánea de una película superficial muy fina y no reactiva que actúa como barrera, protegiendo el material en su conjunto de ataques posteriores. Esta película suele ser una capa de óxido o nitruro de unos pocos nanómetros de espesor.

Una prueba hidrostática es un tipo específico de prueba de estanqueidad para recipientes a presión, como tuberías, calderas y cilindros de gas. El recipiente se llena con un líquido casi incompresible, generalmente agua, y se presuriza a una presión de prueba específica. Este método se prefiere a las pruebas neumáticas porque requiere menos liberación de energía para alcanzar la misma presión, lo que lo hace mucho más seguro en caso de rotura.

El límite elástico, o punto de fluencia, es la tensión a la que un material comienza a deformarse plásticamente. Antes de alcanzar el punto de fluencia, el material se deforma elásticamente y recupera su forma original al eliminarse la tensión aplicada. Una vez superado el punto de fluencia, una fracción de la deformación será permanente e irreversible. Marca el límite del comportamiento elástico.

El proceso Hall-Héroult es el principal método industrial para la fundición de aluminio. Consiste en disolver alúmina (óxido de aluminio, Al₂O₃) en criolita fundida (Na₃AlF₆) y electrolizar el baño de sales fundidas. El aluminio metálico se deposita en el cátodo, mientras que el oxígeno de la alúmina reacciona con el ánodo de carbono, produciendo dióxido de carbono. Este proceso hizo que el aluminio fuera ampliamente disponible y asequible.

Fórmula empírica que describe cómo disminuye la capacidad disponible de una batería a medida que aumenta la velocidad de descarga. La ley se expresa como [latex]C_p = I^k t[/latex], donde [latex]C_p[/latex] es la capacidad a una velocidad de descarga de un amperio, [latex]I[/latex] es la corriente de descarga, [latex]t[/latex] es el tiempo de descarga y [latex]k[/latex] es la constante de Peukert, específica del tipo de batería. Cuantifica la ineficacia con cargas elevadas.

La soldadura oxiacetilénica utiliza una llama producida por la combustión de acetileno ([latex]C_2H_2[/latex]) con oxígeno puro. La reacción se produce en dos etapas. La reacción primaria en el cono interior caliente es incompleta y produce monóxido de carbono e hidrógeno: [latex]2C_2H_2 + 2O_2 \rightarrow 4CO + 2H_2[/latex]. Estos gases calientes reaccionan entonces con el oxígeno atmosférico en la envoltura exterior, completando la combustión.

Las propiedades de una llama de oxiacetileno se controlan mediante la relación volumétrica de oxígeno y acetileno. Una llama neutra (relación ≈ 1,1:1) es la estándar para la soldadura de acero. Una llama carburante o reductora (relación 1,1:1) tiene exceso de oxígeno, es más caliente y se utiliza para la soldadura fuerte.