La ley de Hooke define una relación lineal-elástica entre el estrés y la tensión.

El acero se comporta como un material lineal-elástico, siguiendo de cerca la Ley de Hooke. Sin embargo, muestra comportamientos no elásticos como la relajación. La relajación es el comportamiento en el que un miembro bajo tensión constante muestra estrés variable (y reduce) con el tiempo.

Mi pregunta es: ¿la relajación es plástica? Si el miembro relajado fuera liberado, ¿cómo se comportaría? ¿Seguiría un camino definido por su módulo elástico? Si este es el caso, entonces terminará con una deformación plástica, ¿no? Después de todo, cuando está estresado, el miembro habrá alcanzado . Después de la relajación, alcanzará ( σ 2 , ϵ 1 ) . Una vez liberado, debería alcanzar σ = 0 , lo que implica en ϵ = ϵ 1 - σ $\left(\sigma_1, \epsilon_1\right)$$\left(\sigma_2, \epsilon_1\right)$$\sigma =0$ y desdeσ2<σ1, que implica en una diferente de ceroε.$\epsilon = \epsilon_1 - \dfrac{\sigma_2}{E}$$\sigma_2 <\sigma_1$$\epsilon$

¿O hay algún otro comportamiento? ¿Cambia el módulo elástico para permitir un retorno sin deformaciones plásticas?

En resumen, sí, la relajación probablemente debería considerarse una deformación plástica, ya que la deformación plástica se define como una deformación no recuperable cuando se eliminan las tensiones aplicadas.

Explicación Definitiva

$\varepsilon_{0}$$\varepsilon_{0}$

$|\varepsilon_{1}|<|\varepsilon_{0}|$$|\varepsilon_{0}-\varepsilon_{1}|>0$

Explicación termodinámica y cinética

Si la explicación de definición es insuficiente, también podemos ver esto desde un punto de vista termodinámico y cinético. Supongamos por el momento que el acero es, en cambio, un solo cristal de hierro puro. La tensión elástica almacena energía en la red cristalina. Debido a que la energía es más alta que su estado de reposo, hay energía libre disponible para hacer el trabajo y, por lo tanto, una fuerza impulsora para la reorganización de los átomos en la red cristalina. También hay defectos puntuales en la red en forma de vacantes o átomos faltantes. Las fluctuaciones aleatorias causan que los átomos vecinos llenen las vacantes, lo que hace que las vacantes se muevan alrededor de la red. Las vacantes proporcionan un medio para la reorganización de los átomos.

Tenga en cuenta que si la deformación no es isotrópica (es decir, no es puramente hidrostática), entonces el campo de deformación reticular aumenta las vacantes ligeramente en las direcciones de deformación por tracción que en las direcciones de deformación por compresión. Como resultado, la barrera de energía para moverse en las direcciones de tracción será menor que en las direcciones de compresión. Piense en los átomos que se exprimen entre sus vecinos en la dirección de compresión a lo largo de las direcciones de tracción. Por lo tanto, habrá un flujo neto de átomos en el cristal, con átomos que tienden a moverse desde direcciones de alta compresión a direcciones de alta tensión. El efecto general a largo plazo es extender el cristal en las direcciones de tensión y acortar el cristal en las direcciones de compresión, causando una deformación no recuperable. Los mismos efectos ocurren con múltiples granos, excepto que la mecánica se complica por la presencia de límites de grano y diferentes orientaciones de cristal. Los mismos efectos también ocurren con la presencia de átomos intersticiales como el carbono, y probablemente tengan un efecto insignificante en el movimiento de vacantes, ya que no se interponen en el camino (aunque no estoy 100% seguro de esta parte, vea la nota a continuación).

Lo anterior es una teoría muy probable basada en las teorías del flujo de vacantes y la migración del límite de grano debido a tensiones térmicas (por ejemplo, fluencia y crecimiento de grano) y del movimiento de dislocación, que se han observado directamente. Sin embargo, el comportamiento descrito para la relajación no se ha observado directamente a mi leal saber y entender (es decir, con un microscopio electrónico de túnel).

Nota

* Los átomos intersticiales tendrán una energía más baja en los sitios intersticiales alineados con las direcciones de tracción, ya que esos sitios tienen un volumen ligeramente mayor. Esto está relacionado con la tensión anelastic y la formación de martensita, pero puede o no tener un impacto en la relajación. Sin embargo, vale la pena señalar que la tensión puramente axial puede inducir propiedades anisotrópicas en el acero.