La fluencia, también conocida como flujo frío, es la deformación permanente que aumenta con el tiempo bajo carga o tensión constante. Es el resultado de una exposición prolongada a una gran tensión mecánica externa con un límite de fluencia y es más severo en materiales que se someten a calor durante mucho tiempo. La tasa de deformación es función de las propiedades del material, el tiempo de exposición, la temperatura de exposición y la carga estructural aplicada. La fluencia es un fenómeno muy importante si utilizamos materiales a alta temperatura. La fluencia es muy importante en la industria de la energía y es de suma importancia en el diseño de motores a reacción. Para muchas situaciones de fluencia de vida relativamente corta (p. Ej., Álabes de turbina en aviones militares), el tiempo de ruptura es la consideración de diseño dominante. Por supuesto, para su determinación, las pruebas de fluencia deben realizarse hasta el punto de falla; estos se denominan ensayos de rotura por fluencia.
Etapas de la fluencia
Como se puede ver en la figura, la fluencia depende del tiempo y pasa por varias etapas:
- Fluencia primaria. En la etapa inicial, o fluencia primaria, o fluencia transitoria, la tasa de deformación es relativamente alta, pero disminuye con el aumento del tiempo y la deformación debido al hecho de que el material está experimentando un aumento en la resistencia a la fluencia o endurecimiento por deformación. A esto le sigue una fluencia secundaria (o en estado estable) en la Etapa II, cuando la tasa de fluencia es pequeña y la deformación aumenta muy lentamente con el tiempo.
- Fluencia secundaria. Para la fluencia secundaria, a veces denominada fluencia en estado estable, la tasa es constante, es decir, la gráfica se vuelve casi lineal. La tasa de deformación disminuye al mínimo y se vuelve casi constante cuando comienza la etapa secundaria. Esto se debe al equilibrio entre el endurecimiento por trabajo y el recocido (ablandamiento térmico). Esta etapa de fluencia es la más comprendida. La fluencia en estado estable es a menudo la etapa de fluencia de mayor duración. No se pierde resistencia del material durante estas dos primeras etapas de fluencia. En la ingeniería de materiales, posiblemente el parámetro más importante de una prueba de fluencia es la pendiente de la parte secundaria de la curva de fluencia (ΔP/Δt). Es el parámetro de diseño de ingeniería que se considera para aplicaciones de larga duración. Este parámetro a menudo se denomina tasa de fluencia mínima o de estado estable.
- Fluencia terciaria. En la fluencia terciaria, hay una aceleración de la velocidad y posiblemente una falla final. La tasa de deformación aumenta exponencialmente con la tensión debido a fenómenos de formación de nudos o grietas internas, cavidades o huecos que disminuyen el área efectiva de la muestra. Todos estos conducen a una disminución del área de la sección transversal efectiva y a un aumento de la tasa de deformación. La fuerza se pierde rápidamente en esta etapa mientras que la forma del material cambia permanentemente. La aceleración de la deformación por fluencia en la etapa terciaria eventualmente conduce a la falla, que con frecuencia se denomina ruptura y es el resultado de cambios microestructurales y/o metalúrgicos.
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