El término general “fuerza” abarca una amplia variedad de conceptos. Aproximadamente, generalmente se concibe como “límite elástico” … la carga que hace que un componente comience a sufrir deformación plástica permanente. (es decir, cuando se elimina la carga, la deformación no se relaja y el componente no vuelve a su forma original). La medida más típica de esto es el módulo elástico (a veces llamado módulo de Young), y es la pendiente de la porción lineal de la “curva tensión-deformación” en la carga de tracción. Para esta medida, uno puede comparar una variedad de materiales … El oro y el plomo son muy blandos y dúctiles. Tienen un módulo de aproximadamente 2 millones de psi (o, si prefiere métrica, 14 GPa … gigapascales). La plata es un poco más fuerte … 11 millones de psi (75 GPa). Cobre y sus aleaciones de aproximadamente 16 Mpsi (110 GPa). El hierro y los aceros al carbono tienen aproximadamente 30 Mpsi (205 GPa) … aproximadamente el doble del módulo de cobre y sus aleaciones.
Ahora compárelos con el tungsteno (60 Mpsi / 400 GPa). El tungsteno es extremadamente “fuerte” en la carga de tracción … efectivamente el doble de resistencia a la deformación por tracción que el hierro y la mayoría de los aceros al carbono. Y el diamante tiene aproximadamente el doble de fuerza que el tungsteno … 120 millones de psi, más de 800 GPa).
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que existe una regla general en la ciencia de los materiales que dice “no se obtiene algo por nada”. En cuanto a la fuerza, lo que esto significa es que a medida que la fuerza aumenta, la ductilidad disminuye. Los materiales muy fuertes también tienden a ser muy frágiles. Esto hace que trabajar con materiales extremadamente fuertes sea muy difícil. En general, no se “trabaja mucho en frío” con el tungsteno. Básicamente, debe moldearlo en una forma casi neta, o luego tallarlo o cortarlo en la forma deseada. Y, si se desarrolla una grieta dentro de una estructura frágil, tenderá a ser muy “implacable”. (La Madre Naturaleza parece amar las pequeñas grietas en materiales muy fuertes. El estrés se acumula alrededor de ellos como campistas alrededor de una hoguera … y siempre parecen cantar la misma canción … “¡London Bridge se está cayendo, cayendo, cayendo!”).
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Lo que los ingenieros de diseño realmente aman es la “dureza”. Un concepto más esotérico, que trata de equilibrar la fuerza (resistencia a la deformación) con la ductilidad (resistencia a la formación y propagación de grietas). Esta es una de las cosas que hace que el acero sea tan versátil. Combina un alto nivel de resistencia a la tracción decente (mucho más fuerte que el cobre, el latón, el bronce o el aluminio y sus aleaciones), con una resistencia a las grietas que es mucho mayor que, por ejemplo, el tungsteno y otros materiales superduros. Agregue a esto la disponibilidad muy extendida y el bajo precio del hierro, y la facilidad con la que sus propiedades pueden manipularse con la química de la aleación, el tratamiento térmico y el trabajo en frío, y realmente sirve como una especie de “material de ingeniería de uso múltiple”. “. Sí, hay “aleaciones más fuertes”. Si uno se limita a metales en lugar de materiales de tipo cerámico / refractario como el corindón y el diamante, etc., el tungsteno sería un buen candidato para una resistencia muy alta a la tensión de tensión. Pero es costoso (aproximadamente $ 10 / lb.), Horriblemente denso (denso como el oro … 19.3 g / cm3 … casi tres veces la densidad del acero), y es extremadamente frágil. No es divertido trabajar en absoluto.
