La ductilidad es una medida de la capacidad de un metal para resistir la tensión de tracción: cualquier fuerza que separe los dos extremos de un objeto. El juego de tira y afloja proporciona un buen ejemplo de la tensión de tracción que se aplica a una cuerda. La ductilidad es la deformación plástica que ocurre en el metal como resultado de tales tipos de deformación. El término "dúctil" significa literalmente que una sustancia metálica es capaz de estirarse en un alambre delgado sin debilitarse o volverse más frágil en el proceso.
Metales dúctiles
Metales con alta ductilidad, como cobre—Puede estirarse en alambres largos y delgados sin romperse. El cobre históricamente ha servido como un excelente conductor de electricidad, pero puede conducir casi cualquier cosa. Metales con baja ductilidad, como bismuto, se romperá cuando se sometan a tensión de tracción.
Los metales dúctiles se pueden usar en algo más que un cableado conductivo. Oro, platino, y la plata a menudo se dibuja en largas hebras para su uso en joyería, por ejemplo. El oro y el platino se consideran generalmente entre los metales más dúctiles. De acuerdo con la
Museo Americano de Historia Natural, el oro se puede estirar a un ancho de solo 5 micras o cinco millonésimas de metro de espesor. Se podría extraer una onza de oro a una longitud de 50 millas.Los cables de acero son posibles debido a la ductilidad de las aleaciones que se utilizan en ellos. Estos pueden usarse para muchas aplicaciones diferentes, pero es especialmente común en proyectos de construcción, como puentes, y en configuraciones de fábrica para cosas como mecanismos de polea.
Ductilidad vs. Maleabilidad
Por el contrario, maleabilidad es la medida de la capacidad de un metal para soportar la compresión, como martillar, rodar o presionar. Si bien la ductilidad y la maleabilidad pueden parecer similares en la superficie, los metales que son dúctiles no son necesariamente maleables, y viceversa. Un ejemplo común de la diferencia entre estas dos propiedades es dirigir, que es altamente maleable pero no muy dúctil debido a su estructura cristalina. La estructura cristalina de los metales dicta cómo se deformarán bajo tensión.
Las partículas atómicas que conforman los metales pueden deformarse bajo tensión al deslizarse una sobre la otra o al separarse. Las estructuras cristalinas de los metales más dúctiles permiten que los átomos del metal se estiren más lejos, un proceso llamado "hermanamiento". Los metales más dúctiles son aquellos que se gemelan más fácilmente. En los metales maleables, los átomos ruedan unos sobre otros en nuevas posiciones permanentes sin romper sus enlaces metálicos.
La maleabilidad en metales es útil en múltiples aplicaciones que requieren formas específicas diseñadas a partir de metales que se han aplanado o enrollado en láminas. Por ejemplo, las carrocerías de automóviles y camiones deben tener formas específicas, al igual que los utensilios de cocina, latas para alimentos y bebidas envasados, materiales de construcción y más.
El aluminio, que se usa en latas para alimentos, es un ejemplo de un metal que es maleable pero no dúctil.
Temperatura
La temperatura también afecta la ductilidad en los metales. A medida que se calientan, los metales generalmente se vuelven menos frágiles, lo que permite la deformación plástica. En otras palabras, la mayoría de los metales se vuelven más dúctiles cuando se calientan y se pueden arrastrar más fácilmente en los cables sin romperse. El plomo demuestra ser una excepción a esta regla, ya que se vuelve más frágil a medida que se calienta.
La temperatura de transición dúctil-frágil de un metal es el punto en el que puede resistir el esfuerzo de tensión u otra presión sin fracturarse. Los metales expuestos a temperaturas por debajo de este punto son susceptibles de fracturarse, por lo que es una consideración importante al elegir qué metales usar en temperaturas extremadamente frías. Un ejemplo popular de esto es el hundimiento del Titanic. Se han formulado la hipótesis de muchas razones por las cuales el barco se hunde, y entre ellas está el impacto del agua fría en el acero del casco del barco. El clima era demasiado frío para la temperatura de transición dúctil-frágil del metal en el casco del barco, lo que aumentaba su fragilidad y lo hacía más susceptible al daño.