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DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN METALES1 
 
P.Alonso, S.Balart, R. Castillo, G.Domizzi, E.Forlerer, R.Montero y A.Sarce 
 
Instituto de Tecnología “Prof. Jorge A. Sabato” 
Universidad Nacional de General San Martín - Comisión Nacional de Energía Atómica 
Av. General Paz 1499, B1650KNA San Martín, Pcia. de Buenos Aires, Argentina. 
e-mail : isabato@cnea.gov.ar - FAX: 54 11 6772 7404 
 
Primer Premio en el II Concurso Iberoamericano de Prácticas de Laboratorios sobre 
Educación en Ciencia de Materiales, organizado dentro del III Taller Iberoamericano 
sobre Educación en Ciencia de los Materiales - TIECIM´ 02 – Madrid del 3 al 5 de julio de 
2002 
 
RESUMEN 
 
La práctica que se presenta se lleva a cabo en el primer módulo: “Introducción a la Ciencia de 
Materiales” que se desarrolla dentro de la Maestría en Ciencia y Tecnología de Materiales que 
se dicta en el Instituto de Tecnología “Prof. Jorge A. Sabato” perteneciente a la Universidad 
Nacional de General San Martín y la Comisión Nacional de Energía Atómica. 
Mediante un sencillo dispositivo experimental ubicado sobre la platina de un microscopio 
óptico, los alumnos seguirán cualitativamente la deformación por flexión de muestras de 
metales de diferentes estructuras cristalinas observando, simultáneamente, los cambios que se 
producen en una superficie pulida de las mismas. 
Esto permite discutir los mecanismos que actúan durante las diferentes etapas de la 
deformación y analizar las características de cada uno de ellos: deslizamiento simple, 
deslizamiento múltiple, deslizamiento cruzado, formación y crecimiento de maclas. 
El bajo costo y la simplicidad de fabricación del dispositivo experimental usado, permiten que 
cada alumno dentro de un grupo de trabajo (no más de cuatro alumnos guiados por un 
docente) lleve a cabo la experiencia. De esta forma, afianza y acrecienta los conocimientos 
adquiridos en las clases teóricas mediante la participación directa no como mero observador. 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
La práctica que se presenta se desarrolla en el primer módulo: “Introducción a la 
Ciencia de Materiales” de la Maestría en Ciencia y Tecnología de Materiales, que se lleva a 
cabo dentro del Instituto de Tecnología “Prof. Jorge A. Sabato” [4], sito en el Centro Atómico 
Constituyentes de la Comisión Nacional de Energía Atómica. 
En este módulo se trata de que alumnos, que provienen de diferentes áreas 
disciplinarias: física, química e ingeniería, adquieran el vocabulario y los conceptos 
fundamentales propios de la ciencia de materiales. Además de familiarizarce con las 
actividades de los laboratorios de materiales. Se desarrolla durante 12 días con 3 horas de 
clases teóricas y 3 horas de clases prácticas por día [4]. Estas últimas se realizan en los 
laboratorios de investigación del mencionado Centro Atómico. En las clases prácticas se pone 
énfasis en que el alumno vea, a través de experiencias que él directamente realiza, los 
 
1 Basada en la práctica desarrollada por Vasallo y Ovejero García en 1971 [1] y actualizada en 1987 [2] y en 
1997 [3]. 
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fenómenos estudiados en la clase teórica previa. La experiencia de 40 años en el dictado de 
estos cursos ha mostrado la utilidad pedagógica de prácticas sencillas, con dispositivos 
adecuados, que realizadas por los alumnos distribuidos en pequeños grupos (no más de cuatro 
alumnos en cada uno), permiten: 
 
• afianzar y acrecentar los conocimientos adquiridos durante las clases teóricas previas. 
 
• observar e indagar de una manera sistemática sobre el fenómeno en estudio. 
 
• discutir y extraer conclusiones de lo observado. 
 
Estos objetivos generales de las prácticas son aplicables, en particular, a la práctica 
“Deformación plástica en metales”. Objetivos particulares de la misma son: 
 
• El análisis y reconocimiento de los mecanismos de deformación que actúan en metales de 
distintas estructuras cristalinas. 
 
• La observación por microscopía óptica del aspecto y evolución de la superficie pulida de 
distintos metales policristalinos, a medida que son deformados plásticamente. 
 
 
 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 
 
 1- DEFORMACION PLÁSTICA 
 
 
 La deformación plástica de los materiales es la deformación permanente de los mismos 
como consecuencia de la aplicación de una tensión externa. 
 A temperatura ambiente, son dos los mecanismos responsables de esta deformación 
plástica de cristales: deslizamiento y maclado. Cada uno tiene características particulares, que se 
pueden apreciar mediante la observación en el microscopio óptico de la superficie pulida de una 
muestra. La activación de uno de estos mecanismos o de ambos y el orden en que se activen 
depende de la estructura cristalina del material. 
 
i) DESLIZAMIENTO DE MONOCRISTALES 
 
 Cuando un material monocristalino, convenientemente orientado, se deforma 
plásticamente por la aplicación de una tensión, aparecen en su superficie, previamente pulida, 
líneas paralelas conocidas como líneas de deslizamiento. Las mismas se producen cuando zonas 
del cristal sometido a una tensión de corte se desplazan respecto del resto, produciendo un 
escalón en la superficie. El desplazamiento se produce sobre un plano cristalino (plano de 
deslizamiento) y a lo largo de una más densos. Un plano y una dirección de deslizamiento 
constituyen un sistema de deslizamiento. La cantidad y características de los sistemas de 
deslizamiento dependen de cada estructura cristalina. 
 La tensión de corte resuelta sobre el sistema de deslizamiento que inicia la deformación es 
considerablemente baja, si se la compara con la resistencia de corte de un cristal perfecto 
calculada en términos de las fuerzas cohesivas entre átomos. La explicación de este hecho se 
encuentra en la presencia de dislocaciones dentro del cristal. El deslizamiento de una zona del 
cristal sobre otra se lleva a cabo, justamente, debido al deslizamiento de esas dislocaciones [5,6]. 
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 Las curvas de tensión vs. deformación de corte resueltos en el sistema de deslizamiento 
activo, para monocristales de estructura hexagonal (hcp), de estructura cúbica de caras centradas 
(fcc) y cúbica de cuerpo centrado (bcc), se muestran esquemáticamente en la figura 1. Las 
correspondientes a estructuras hcp y fcc son las que resultan cuando la orientación del cristal 
determina que la mayor parte del deslizamiento se efectúe en un solo sistema. 
 De las curvas puede verse que, cuando un material cristalino sufre una deformación 
plástica, se vuelve más resistente; esto es, se endurece por deformación o trabajado y se requiere 
un aumento en la tensión para continuar deformándolo. La pendiente de la curva de tensión vs. 
deformación define la velocidad de endurecimiento. 
 Aparte de la característica común mencionada, las tres curvas poseen diferencias 
importantes: la curva de esfuerzo vs. deformación para el hcp muestra una velocidad de 
endurecimiento constante y baja, hasta la rotura. En el cristal fcc, por el contrario, se observan 
tres zonas en la curva de endurecimiento: la zona inicial (o etapa 1), que muestra la misma baja 
velocidad de endurecimiento que el cristal hcp, durante la cual se produce deslizamiento sobre un 
único sistema de deslizamiento; la zona intermedia (o etapa 2), en la cual la pendiente de la curva 
es elevada y constante, va acompañada por la aparición de otro sistema de líneas de 
deslizamiento que se cruza con el inicial y la zona final (o etapa 3), en la que la velocidad de 
endurecimiento disminuye, debido a la recuperación dinámica del material por los procesos de 
deslizamiento cruzado y trepado de las dislocaciones. 
 Los metales bcc se comportan diferente a los hcp o fcc. La curva correspondiente exhibe 
una velocidad de endurecimiento decreciente sobre el intervalo total de deformación. 
 
 
 
Fig. 1. Curvas tensión de corte vs deformación de corte para monocristales de: hierro (bcc), cobre 
(fcc) y Magnesio (hcp) 
 
 4
 
ii) DEFORMACIÓN POR MACLADOA pesar de que el principal mecanismo de deformación en materiales cristalinos es el 
deslizamiento, el maclado (formación de maclas) puede contribuir a la deformación cuando el 
deslizamiento es restringido como es el caso, en general, de las estructuras hcp. En efecto, debido 
a que en los metales hcp con relación c/a ≥ 1.633 el deslizamiento prácticamente sólo ocurre en el 
plano basal, en muchos de estos metales el maclado contribuye a la deformación misma y/o, lo 
que es más importante, puede producir una orientación de la red cristalina que sea favorable al 
deslizamiento basal. Así, bajo ciertas condiciones un metal fuertemente maclado puede ser más 
fácilmente deformado que uno libre de maclas. La zona maclada tiene la misma estructura 
cristalina que el cristal original, pero distinta orientación (figura 2). Sobre una superficie pulida la 
macla de deformación presenta el aspecto de agujas. 
 
 
 
Fig. 2: Esquema de formación de una macla de deformación. 
 
 
 La diferencia entre maclado y deslizamiento se debe reconocer cuidadosamente, ya que 
en ambos casos la red se deforma por corte. Sin embargo, en el deslizamiento la deformación 
ocurre sobre planos individuales de la red. Cuando se mide sobre un plano de deslizamiento, este 
corte puede ser varias veces mayor que el espaciado de la red y depende del número de 
dislocaciones que deslizan. El corte asociado con una deformación por maclado, en cambio, está 
uniformemente distribuido sobre un volumen. Aquí, en contraste con el deslizamiento, los átomos 
se mueven, uno respecto de otro, sólo una fracción de un espaciado interatómico. 
 
 
 2- DEFORMACION PLASTICA EN POLICRISTALES 
 
 Cuando se trabaja con un material policristalino, cada grano tendería a deformarse como 
un monocristal de acuerdo a lo descripto anteriormente (por deslizamiento y/o maclado). Pero la 
presencia de bordes de grano, determina que cada uno se deforme de una manera compatible con 
la deformación de los demás. En el deslizamineto, los límites de grano introducen restricciones al 
movimiento de las dislocaciones. En el caso del maclado y cuando una macla termina dentro de 
un grano, la deformación de corte asociada es tal que produce esfuerzos locales elevados lo que 
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induce a un nuevo deslizamiento, y en el caso de llegar al límite de grano, puede inducir maclado 
en granos vecinos. 
 
 
DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA 
 
 El trabajo experimental consiste en deformar por flexión muestras de metales de diferente 
estructura cristalina, observando simultáneamente por microcopía óptica una superficie pulida de 
las mismas, obteniendo conclusiones cualitativas. 
 
i) Materiales 
Las muestras, de aproximadamente 15x 25 x 2x 10-3 m, se obtienen de chapas laminadas y 
recristalizadas, para tener un tamaño de grano adecuado para su observación en el microscopio 
óptico. Los metales seleccionados son: 
 
a) Cinc (hcp) 
b) Aluminio (fcc) 
c) Latón (aleación Cu-Zn, fcc) 
d) Hierro (bcc) 
 
En una práctica anterior a la presente (Metalografía), los alumnos preparan un canto de la probeta 
para la observación metalográfica. Pulen y atacan con el reactivo adecuado cada material, de 
modo que es posible observar la microestructura de cada una de ellas. 
 
ii) Dispositivo experimental 
 
La deformación de cada una de las muestras se consigue mediante el pequeño dispositivo 
(prensa) mostrado en la figura 3, mediante el cual se deforma la muestra en un ensayo de flexión 
en tres puntos. El incremento en la deformación de la probeta se realiza girando el tornillo (figura 
3). El dispositivo se sujeta a la platina de un microscopio óptico, lo que permite seguir la 
evolución de la microestructura en el mismo momento que progresa la deformación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3 Dispositivo experimental para la deformación por flexión. a) Montaje en la platina del 
microscopio óptico, b) Detalle y esquema de la muestra deformada. 
 
 
iii) Metodología de ejecución de los experimentos 
a b
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Cada una de las muestras, ubicada como está indicado en la figura 3, se deforma por flexión 
girando el tornillo (figura 3 a). Simultáneamente el alumno observa a través del microscopio. De 
esta manera puede describir, dibujar y/o registrar mediante una cámara de televisión adosada al 
microscopio: 
a) La microestructura del material sin deformar. 
b) La aparición de las primeras modificaciones cuando se inicia la deformación. 
c) La evolución de la microestructura a medida que la deformación aumenta en forma controlada 
por el alumno. Ya que el dispositivo experimental permite detener la deformación en cualquier 
instante para discutir los cambios que se van observando. 
 
Pueden así discutirse los mecanismos que operan durante la deformación, el grado de 
uniformidad de la deformación, el número de sistemas de deslizamiento actuantes. 
Una vez completada la deformación el alumno retira la probeta del dispositivo de deformación, la 
pule y la observa nuevamente en el microscopio óptico. 
 
Al finalizar la práctica, de lo observado en el microscopio y con el conocimiento adquirido en las 
clases teóricas, debe contestar el cuestionario siguiente: 
 
1) ¿Qué mecanismos operaron durante las distintas etapas de la deformación? 
2) ¿Fue la deformación igual en todos los granos? 
3) ¿Fue la deformación homogénea en cada grano? 
4) ¿Cuántas direcciones de líneas de deslizamiento pueden verse en un grano? 
5) ¿Qué características tienen en general las direcciones y los planos de deslizamiento? 
6) ¿Qué ocurre con las líneas de deslizamiento en los límites de grano? 
7) ¿Qué significa que para los monocristales exista una tensión tangencial crítica? 
8) ¿Para qué se requiere mayor tensión: para maclar o para iniciar el deslizamiento? 
9) Metalográficamente, ¿qué diferencias se notan entre un metal deformado elásticamente y el 
mismo metal sin deformar? De no existir diferencia, ¿qué método usaría para detectarla? 
 
iv) Resultados y discusión 
 
1) Aluminio 
 
A medida que progresa la deformación se puede observar: 
1- Líneas de deslizamiento en una dirección en algunos granos (figura 4 a). 
2- Con un incremento de la deformación se intensifican las líneas existentes y aparecen líneas de 
deslizamiento en otra dirección (figura 4b) 
3- Aparición de otras direcciones de líneas de deslizamiento hasta un máximo de cuatro. 
4- Aparición de deslizamiento cruzado (figura 4c). 
 
Estos fenómenos no se dan simultáneamente en todos los granos ni en forma homogénea en cada 
grano. Después de repulir el material (en este caso mediante pulido electrolítico), las líneas de 
deslizamiento desaparecen como consecuencia de haber eliminado el escalón que las produjo. 
Debido a que el aluminio tiene estructura fcc, la deformación se produce por deslizamiento en los 
planos compactos {111} y en las direcciones compactas<110>.Puesto que hay cuatro planos 
{111}y tres direcciones por planos se tienen 12 sistemas de deslizamiento posibles, de los que a 
lo sumo se observan sobre un grano, sólo cuatro 
 
 7
 
 
 
2) Latón 
El resultado para este material no debería presentar diferencias importantes, puesto que al igual 
que el aluminio es de estructuras fcc. Efectivamente a medida que progresa la deformación 
aparecen líneas de deslizamiento Sin embargo la microestructura original de este material 
recocido presenta como particularidad maclas de recocido dentro de los granos. Debido a esto, 
las líneas de deslizamiento se quiebran en las maclas, poniendo en evidencia el cambio de 
orientación del cristal en las mismas. (Fig. 5) 
 
3) Zn 
 
1- Se observan líneas de deslizamiento rectas en una dirección sobre algunos granos (figura 6a) 
2- Con mayor deformación se observa la aparición de maclas de deformación con forma de aguja 
(figura 6b). 
3- Se oyen sonidos emitidos por la muestra a medida que ésta se deforma. 
 
Con un ligero repulido, después de la deformación, se observa la desaparición de las líneas de 
deslizamiento, pero no de las maclas. Si se puleel material de forma tal de eliminar una capa 
significativa de la superficie pueden desaparecer algunas maclas observadas durante la 
deformación. Sin embargo, como la deformación se dio en todo el volumen de la muestra y dado 
la diferente orientación cristalina de las maclas, el reactivo continúa revelándolas. 
Los resultados mostraron que la deformación no es uniforme ni dentro de un grano ni entre los 
distintos granos 
Al comenzar la deformación se observa la aparición de algunas líneas de deslizamiento paralelas 
entre sí, que corresponde al deslizamiento sobre los planos compactos {0001} mejor orientados 
para comenzar el deslizamiento. Al incrementar la tensión externa, la deformación del Zn 
continúa por el mecanismo de maclado, sin que se observe la activación de otro sistema de 
deslizamiento dentro del grano. Puede observarse deslizamiento dentro de una macla. En los hcp 
existe un único plano compacto y tres direcciones compactas lo que provee sólo tres sistemas de 
deslizamiento. 
 
3) Fe 
 
1- No se observa la aparición de líneas rectas como las observadas en los materiales fcc y hcp. En 
este caso las líneas son onduladas, como se ve en la figura 7a, en una dirección dada para cada 
grano. 
2- Con mayor deformación pueden aparecer líneas en otras direcciones (figura 7b) 
 
 
Desde el inicio de la deformación, se produce el deslizamiento cruzado. Como no existe un plano 
compacto, las dislocaciones deslizan por los planos más densos así pasan desde un plano {110} a 
un plano {112} y/o a un plano {123}, los cuales comparten una dirección compacta <111>. A 
mayor deformación, se observan algunos cruces entre las líneas de deslizamiento, debido a que se 
activan otros planos {110}, no favorablemente orientados al inicio de la deformación. 
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ALUMINIO 
 
Fig. 4. Deformación plástica de 
aluminio (fcc). 
a) Inicio de la deformación: líneas 
de deslizamiento. 
b) Activación de otros sistemas de 
deslizamiento y deslizamiento 
cruzado al aumentar la 
deformación. 
c) Detalle donde se observa el 
deslizamiento cruzado 
a b
c 
 9
 
LATON 
 
a b
c d
Figura 5: Deformación plástica de Latón (fcc) 
a) Inicio de la deformación. Líneas de deslizamiento en algunos granos 
b) Aparición de otros sistemas de deslizamiento al aumentar la deformación 
c) Quiebre de las líneas de deslizamiento al atravesar maclas de recocido. 
d) Detalle de deslizamiento cruzado 
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CINC 
 
Deformación de Cinc. 
a) Inicio de la deformación: líneas de deslizamiento 
b) Con mayor deformación se intensifica el deslizamiento y aparecen la maclas de 
deformación 
c) Inhomogeneidad de la deformación en los distintos granos. 
d) Aspecto de la superficie luego de repulido, las líneas de deslizamiento desaparecieron 
mientras que las maclas permanecen 
100µm 
a b
c d
 400µm
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HIERRO 
 
Figura 6: Deformación de hierro α (bcc)
a) Inicio de la deformación, líneas de 
deslizamiento onduladas en una 
dirección para cada grano. 
b) Mayor deformación. 
c) Detalle de las líneas de desliza-
miento 
 
 
a b
c
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v) Conclusiones 
 
En la discusión permanente que se lleva a cabo durante todo el desarrollo de la práctica, el 
docente a cargo del grupo guía a los alumnos a fin de que puedan ir asociando cada una de las 
observaciones a distintos mecanismos de deformación que se activan en cada etapa de la 
deformación. Simultáneamente, enfatiza las diferencias conceptuales mencionadas anteriormente 
entre la deformación de monocristales y la deformación de policristales usados. De esta forma 
queda claro al alumno que la extrapolación de los mecanismos que operan en las distintas etapas 
de la deformación de monocristales a los mecanismos que operan en cada uno de los granos de un 
policristal debe ser considerada sólo como una aproximación. A pesar de ello, quedan claros los 
dos mecanismos: deslizamiento y maclado que actúan en materiales fcc y bcc y en los materiales 
hcp, respectivamente. Además, se reconocen claramente los distintos sistemas de deslizamiento 
en los fcc y el deslizamiento cruzado desde el inicio en los bcc. 
El pulido final realizado después de finalizar la deformación en el dispositivo usado, permite 
reconocer nítidamente las características y diferencias entre los dos mecanismos de deformación, 
ya mencionadas en la Fundamentación Teórica. 
 
 
 
REFERENCIAS 
 
1- “Guía de Trabajos Prácticos de Introducción a la Metalurgia”, D.Vasallo y J.Ovejero García, 
CNEA, 1971, Argentina. 
2- “Guía de Trabajos Prácticos de Introducción a la Metalurgia”, S.Balart, A. Murut, G. Carfi, R. 
Piotrkosky y L. Lanzani, CNEA-AC 2/87 PMTM/A - 54, Argentina. 
3- “Guía de Trabajos Prácticos de Introducción a la Ciencia de los Materiales”, S.Balart, 
G.Domizzi, E.Forlerer, M.I. Luppo y R.Montero, CNEA - 1997, Argentina. 
4- “El Instituto Sabato, una opción diferente en la enseñanza de Ciencia y Tecnología de 
Materiales”, a presentarse en TIECIM’02. 
5- Introducción a la Ciencia de Materiales, A. Sarce. PMM/A-161/95, IT/A-34/95Argentina 
6- Introducción a la Ciencia de Materiales. Ed. J. Wulff. Editorial Limusa-Wiley, S.A. México, 
1968 
 
 
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ANEXO 
 
 La enseñanza de las características de los mecanismos que operan durante la deformación 
plástica de los materiales no es simple. El concepto de deslizamiento de un plano sobre otro 
debido al deslizamiento de dislocaciones, la formación de maclas y su alta velocidad de 
crecimiento y las diferencias entre ambos procesos de deformación no son fáciles de transmitir. 
Por otro lado, desde el punto de vista del alumno, es difícil aceptar que la respuesta de un 
material a una tensión externa sea un deslizamiento y, además en una dirección que no coincide 
con la dirección de la tensión o que se traduzca en la aparición de un volumen que guarde una 
relación especular con el resto de la matriz del material. Debe tenerse en cuenta que la materia de 
Introducción a la Ciencia de Materiales es el primer contacto que el alumno tiene con el 
fascinante comportamiento de los materiales. La práctica ayuda al profesor, a que el alumno 
correlacione a través de la visualización en el microscopio óptico, la intensidad del esfuerzo 
ejercido con la respuesta de diferentes materiales aún actuando los mismos mecanismos de 
deslizamiento, o un proceso de recuperación como el deslizamiento cruzado en el Fe o la 
formación y crecimiento de maclas en la estructura hexagonal compacta. Aún cuando imágenes 
correspondientes a las superficies deformadas pueda encontrarse en libros de texto o 
simulaciones didácticas, el contacto del alumno con la probeta a deformar, la simultaneidad de la 
observación directa del resultado de la deformación y que sea él el que la realiza, potencia el 
aprendizaje. 
 
La práctica permite obtener resultados cualitativos. Su objetivo fundamental es la observación 
microscópica del aspecto que presenta una superficie pulida de metales policristalinos de 
diferentes estructuras cristalinas a medida que son deformados plásticamente y, a partir de esta 
observación, basándose en lo conocido para monocristales, determinar los mecanismos que 
aperaron en cada muestra. La extensión de la información sobre los mecanismos de monocristales 
a los mecanismos que operaron en cada uno de los granos de un policristal debe ser considerada 
sólo como una aproximación. A pesar de ello, quedan claros los dos mecanismos: deslizamiento 
y maclado que actúan en materiales fcc y bcc y en los materiales hcp, respectivamente. Además, 
se reconocen claramente los distintos sistemas de deslizamiento en los fcc y el deslizamiento 
cruzado en los bcc. 
 
Una de las fortalezas de la práctica es la alta relación: información vs costos que se obtiene. Tal 
como fue descripto, además del microscopio óptico tradicional sólo es necesario un sencillo 
dispositivo experimental. Dada la facilidad de su fabricación, tanto por su aspecto técnico como 
por el económico, cada grupo de trabajo cuenta con su propio dispositivo. La infraestructuradel 
laboratorio de metalografía del CAC da la posibilidad, también, de disponer del suficiente 
número de microscopios con lo que está garantizada la realización directa del ensayo. 
 
Finalmente, debe señalarse que el aprehender los mecanismos básicos de los diferentes 
fenómenos elementales que se producen en los materiales, (entre los cuales están incluidos los 
de deformación plástica que se estudian en esta práctica) contribuye a adquirir conocimientos 
sólidos que son de fundamental importancia para las actividades futuras de investigación y/o 
desarrollo. Facilitan además el aprendizaje en los cursos posteriores que son dictados por 
especialistas activos en temas específicos.