Ensayo Charpy

En la actualidad, el factor económico juega un rol de gran importancia en el campo de las construcciones, además se necesita un perfecto conocimiento de los materiales a utilizar, de manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar en el límite de sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor calidad y mayor rendimiento. Si a esto se le suma que en algunos procesos de elaboración y empleos prácticos los materiales trabajan a altas presiones y temperaturas, con variaciones continuas de las tensiones, y en muy distintas condiciones ambientales y atmosféricas, llegamos a la conclusión de que ya no resulta posible emplearlos correctamente sin un cabal conocimiento de sus propiedades, mecánicas, químicas, físicas, térmicas.

Dentro de los ensayos mecánicos se determinan propiedades como la resistencia, elasticidad, ductilidad, tenacidad, fragilidad, etc. siendo estas algunas de las propiedades que nos interesan.

Se sabe que algunos elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, las que pueden aparecer circunstancialmente, su falla se produce generalmente, al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aun en metales considerados como dúctiles. En estos casos es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque.

Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para producir la fractura de la probeta de un solo golpe. En este ensayo se busca que el metal este actuando en las más severas condiciones posibles, para lo cual se le hace una entalladura, que al generar un estado compuesto de tensiones, disminuye aun más su plasticidad, debido a que la desigualdad en la velocidad de deformación entre los puntos de la sección afectada, la que no llega a ser compensada plásticamente, por la acción instantánea de la carga.

Resumiendo, diremos que el objetivo del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan variaciones de tensiones, cambios de temperaturas, cambios bruscos de sección, maquinados incorrectos, fileteados, etc, bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado. Ensayo:

Este ensayo muestra el comportamiento especifico de un metal el cual esta sujeto a la aplicación de una fuerza, que tiene como resultado tensiones multiaxiales, las cuales están asociadas a la entalla. La aplicación de la fuerza se produce por un golpe, de gran intensidad. Este ensayo puede ser hecho a altas o bajas temperaturas. Para algunos materiales y temperaturas el resultado del ensayo, al correlacionarlo con el comportamiento del material en servicio, se ha encontrado que predice con exactitud una fractura frágil.

Los distintos tipos de muestra dependen de las características del material a ser ensayado. Una probeta dada puede no ser igualmente

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satisfactoria para un suave metal no ferroso que para un acero duro, en general depende del tipo de velocidad utilizada y el tipo de entalla.

El ensayo en sí mismo se realiza en máquinas llamadas péndulos o martillos pendulares, que cuentan con un péndulo de masa conocida al que se lo deja caer desde una altura determinada. Esta máquina mide la energía absorbida cuando el material es roto o no (este puede quedar unido, lo que se hace en este caso es reportarlo como “no roto”)

La energía absorbida será tomada como la diferencia entre la energía en el miembro impactante en el instante del impacto con el espécimen y la energía restante después de romper al espécimen. Este valor es determinado por la lectura de escala de la máquina que se ha corregido para las pérdidas de resistencia aerodinámica y de fricción. Se observa que por causa de la deformación plástica al producir un gran esfuerzo, se producen expansiones laterales en la probeta. En cada probeta se pueden distinguir regiones formadas por mecanismos estables dúctiles de crecimiento de la fractura, y las regiones formadas por la propagación rápida frágil de la fractura (los mecanismos inestables de crecimiento de la fractura). Donde la región de “fractura plana ” es la región en la cual el crecimiento inestable de la fractura ocurre en un período de tiempo del microsegundo. Al observar una muestra rota distinguimos distintas partes de rotura, formadas por mecanismos estables dúctiles de crecimiento de la fractura, y las regiones formadas por la propagación rápida frágil de la fractura (mecanismos inestables de crecimiento de la fractura.

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Las zonas típicas son:

Para determinar la proporción de superficie de los distintos tipos de fractura, existen métodos de medición que son basados en el concepto de que la fractura 100% dúctil ocurre por encima del rango de la temperatura de transición y la fractura frágil (quebradiza) ocurre debajo de este rango. Un caso en donde se aprecia una clara transición dúctil frágil es en aleaciones de hierro BCC, pero en otros tipos de materiales se observa una fractura mixta durante el crecimiento de la grieta. En el rango de temperatura de transición, la fractura es iniciada en la raíz de la entalla por el desgarramiento fibroso. A poca distancia de la entalla, ocurre un crecimiento inestable de la fisura, mientras el mecanismo de la fractura se convierte en resquebradura o en un modo de mecanismo mixto, lo cual a menudo resulta en distintas marcas radiales en la porción central del espécimen (el indicativo de rápida, inestable fractura). La última fractura ocurre en el ligamento restante y en los lados del espécimen en una manera dúctil. En el caso ideal, una moldura de un cuadro de fractura fibrosa (dúctil) rodea un contorno relativamente plano de fractura de la resquebradura (quebradizo). Existen cinco métodos usados para determinar el porcentaje de fractura dúctil en la superficie de especimenes de impacto.

1. Se mide el pedazo y anchura de la región plana de la fractura de la superficie de la fractura, y mediante una tabla se determinan lo esfuerzos al corte.

2. Se compara la apariencia de la fractura del espécimen con una gráfica de apariencia de la fractura

3. Amplificando la superficie de la fractura y comparando con ella una gráfica precalibrada de simultaneidad o midiendo la fractura de esfuerzo al corte de porciento por medio de un planímetro.

4. Fotografiando la superficie de la fractura en una amplificación adecuada y luego se mide la fractura de esfuerzo al corte el porcentaje por medio de un planímetro.

5. Por medio de una imagen digital, mida el porcentaje de la fractura de esfuerzo al corte usando software de análisis de imagen

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Análisis de laboratorio de las muestras:

El objeto de estudio fueron 3 probetas del ensayo Charpy, de las cuales 2 se habían obtenido los resultados.

Probeta Valor del ensayo (J) 1 - 2 164 3 294

El objetivo del análisis era determinar la causa por la cual la fractura de

una de las probetas (3) se produjo en forma perpendicular a la dirección normal de propagación de la fractura. Y también determinar la causa por la que en la probeta 1 se observa un comienzo de rotura en la misma dirección que la de la 3.

Por lo que inicialmente decidimos no analizar la probeta que no habíamos obtenido los datos.

Sabiendo además que la probeta 2 había roto

Y que la probeta 3 no había roto

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Estas probetas se extrajeron para analizar la unión entre el metal base y el metal de aporte, y se realizaron entallas de tipo V, con una ubicación en la zona afectada por el calor.

De estas probetas se pudieron observar las distinta zonas que se presentan al hacer un ensayo Charpy , en donde podemos diferenciar perfectamente las distintas zonas de las que hablamos anteriormente, una zona que rompió en forma frágil (brillante), la zona que rompió dúctil (oscura).

Aquí observamos la forma de rotura de probeta número 2

Y en la probeta número 3 no se pueden distinguir las distintas zonas, ya que como habíamos dicho esta probeta no rompió, pero si se observa un comportamiento muy particular de la fractura.

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Como vimos en la foto sacada de la probeta 3 de costado observamos las distintas entradas de las fracturas en forma paralela a la dirección normal de propagación de la fractura.

Lo que se comenzó haciendo fueron los cortes de las 2 probetas

De una de las partes cortadas se hizo una macrografía atacando la muestra con Nital 2%, de la que no se pudo apreciar las distintas zonas de una

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soldaduras, pero lo que se pudo ver fueron finas líneas mas oscuras que se supuso que podrían ser causa del bandeado.

Luego se hizo el montaje de los cortes de las probetas sobre una resina. Se lijó y se observó al microscopio con un aumento de 10X. En la probeta numero 2

Esta foto revela la presencia de inclusiones no metalicas, que no tienen una distribución preferencial de las inclusiones.

En esta foto vemos el principio de fisura que no se propagó por alguna razón.

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En la primera foto observamos una mayor cantidad de inclusiones, que en la segunda por esto podemos concluir que se trata de distintas zonas del material. En la probeta numero 3

Se puede apreciar sin ataque químico, la dirección de laminación del metal base, entonces podemos sacar la conclusión de que se trata de metal base. Atacando la muestra con Nital al 2%, observamos: Para la probeta número 2

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En estas metalografías se observa claramente el bandeado del acero, en la primera foto observamos como las capas de cementita se desvian a causa del golpe del martillo, en la siguiente observamos el bandeado sin desviaciones por lo que podemos decir que es metal base lejos de la zona de ruptura. Y en la ultima metalografía se puede observar mejor las capas de cementita y en la parte superior se ve como una globulización de la cementita, esta zona puede estar afectada por el calor, lo que causa una disolución de la cementita. Para la probeta numero 3:

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En la primera metalografía se observa que no hay metal base a lo largo de la fractura, ademas se observa que los pequeños inicios de fractura comienzan en la cementita. En la siguiente metalografía se ve que hay una estructura diferente de las que veniamos viendo por lo que concluimos que se trata de metal soldado.

La ultima foto nos revela claramente la zona de transición entre metal soldado y metal base, observamos que no hay una zona de globulización, esto puede ser a causa del aumento utilizado, pero también podemos suponer que la liberación de calor fue tan rápida que no hubo transformaciones en la estructura.

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Análisis de la fractura atípica de la probeta Charpy: Como la energía típica de impacto esta vinculada con la temperatura experimental podemos ver que:

Este cambio repentino en la absorción de energía con la temperatura ha sugerido para los ingenieros la posibilidad de diseñar componentes estructurales con una temperatura de trabajo por encima de la cual el componente no se esperaría que falle.

Lo que nos interesaría sería dar un criterio para definir la temperatura de transición. Si por ejemplo lo definiéramos con respecto del nivel de energía absorbido a una temperatura dada observaríamos desafortunadamente que, el criterio de temperatura de transición basado en un nivel de energía específica no es constante sino que difiere con el material. Específicamente, Gross ha encontrado para varios aceros con resistencias en el rango de 415 a 965 MPa que el nivel de energía apropiado para el criterio de temperatura de transición debería aumentar al aumentar la resistencia.

Otra forma de determinarla sería a partir de otras medidas. Por ejemplo, si la cantidad de expansión lateral en la compresión lateral de la barra es medida, entonces es encontrada que ella, también, experimenta una transición desde valores pequeños en bajas temperaturas hasta valores grandes en altas temperaturas. Pero también observamos que la temperatura correcta de transición depende del material.

Finalmente, el comportamiento en la transición es encontrado cuando la cantidad de la fractura fibrosa (dúctil) en la superficie se representa gráficamente en contra de la temperatura. Observemos una serie típica de superficies de la fractura producidas a temperaturas diferentes.

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Aquí, el porcentaje de fractura fibrosa se mide según los criterios vistos anteriormente, basado en la comparación con una gráfica estándar o medido directamente. Y este método se emplea para definir la temperatura de transición que dependerá del material así como también otros factores.

Pero al igual que los otros métodos, las temperaturas de transición basados en ya sea la absorción de energía, ductilidad, o los criterios de apariencia de la fractura no están de acuerdo aun para el mismo material. Además de las determinaciones de transición de temperatura de los datos Charpy, las temperaturas críticas descritas pueden ser obtenidas de otras muestras del laboratorio, como el peso de caída y las pruebas de fractura Robertson.

Es importante reconocer algunas limitaciones en la aplicación de la temperatura de transición para el diseño de componentes. Ya que, la magnitud absoluta de la temperatura de transición experimentalmente determinada, definida por cualquiera de los métodos descritos anteriormente (la energía absorbida, la ductilidad, y la apariencia de la fractura), depende del espesor del espécimen usado en el programa de prueba. Esto se debe a que las tensiones, y esfuerzos cambian al variar el espesor de la muestra. McNicol encontró que la temperatura de transición en varios aceros, basados en los criterios de la energía, ductilidad, y los criterios de apariencia de la fractura, aumentaron con espesores crecientes de la barra Charpy.

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Está claro de esta figura que la temperatura de transición aumentó con espesor creciente.

Con espesor de muestra creciente, se esperaría que la temperatura de transición se elevase hasta una altura limite en condiciones totales de tensión. Y como ya mencionó este criterio también depende del material utilizado por lo tanto si observamos el comportamiento de 3 aleaciones distintas veremos:

Está claro, que la temperatura definida de transición dependerá no sólo de los criterios de medida sino que también en el espesor de la barra experimental. Por lo tanto existe un problema, que sería el hecho de que para

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cada diseño se necesitaría saber la temperatura de transición. Para vencer esta dificultad, la prueba dinámica de la desgarradura (DT) y la prueba de la caída del peso (DWTT) fueron desarrolladas en donde el espesor de muestra es incrementado hasta el espesor total de la lámina.

Es importante notar que el DT, prueba de fractura Robertson, y los resultados de prueba de peso de caída NDT todos indica una respuesta frágil del material en aproximadamente - 20 º C para este material mientras la prueba Charpy indique comportamiento muy resistente. Tales contrastes bien definidos en los resultados experimentales son más perturbadores cuando las decisiones del diseño de ingeniería deben ser hechas.

Además de los efectos del espesor de la temperatura de transición, existen incertidumbres con respecto a los efectos al largo de la fractura también.

Consecuentemente, si la temperatura experimental fuera reducida de T1 hasta T2 la respuesta de la muestra con largo de fractura a2 se modificaría de resistente a frágil, y la muestra con largo de la fractura a3 todavía exhibiría alta tenacidad. Una reducción adicional de temperatura se necesitaría para que esta muestra exhiba un comportamiento frágil.

Por esta razón, los valores de la temperatura de transición obtenida en el laboratorio guardan poca relación con el desempeño del componente de tamaño natural, por consiguiente se necesita un rango de factores de corrección como el discutido anteriormente. Como mencionamos arriba, el principio de fractura frágil no está siempre acompañado por la ocurrencia del mecanismo de resquebradura microscópico de la fractura.

Aunque existen estos problemas de vinculación de las propiedades obtenidas en laboratorio con los componentes grandes de ingeniería, el método de ensayo experimental Charpy posee ciertas ventajas, como la facilidad de preparación, la simplicidad de método experimental, velocidad, costo bajo en la maquinaria, y el costo bajo de la prueba. Reconociendo estos factores, muchos investigadores han tratado de modificar la prueba selectiva para extraer más información de la fractura y buscar correlaciones posibles entre los datos Charpy y los valores de tenacidad de fractura. En un intento por esto, Orner y Harbower prefracturaron la muestra Charpy de tal manera que la energía de

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impacto para el fallo representa la energía para la propagación de la fractura pero no energía para iniciar la fractura.

Antes de considerar modificaciones específicas de la microestructura que mejoran las propiedades de tenacidad de la fractura al diseñar materiales, es apropiado hablar de ciertos aspectos de la estructura del material que tenga una influencia fundamental en la resistencia de la fractura. Ha sido apuntado que la deformación y las características de la fractura de un material dado dependerán de la naturaleza del enlace del electrón, la estructura del cristal, y el grado de orden del material. Características Básicas

Incrementa la tendencia de fractura frágil

Enlace de electrones

Metálico Iónico Covalente

Estructura cristalina

Paquetes concentrados de cristales

Baja simetría de los cristales

Grado de orden Solución sólida, sin orden

Corto rango de orden

Gran rango de orden

Es visto que cuanto más estrictamente fijo estén los electrones de valencia, más frágil el material probablemente es. Ya que el enlace covalente involucra el uso compartido de los electrones de valencia entre un átomo y sus vecinos más próximos, por ejemplo los materiales como diamante, silicio, carburos, y silicatos tienden a ser muy frágiles. La unión iónica es menos restrictiva para la posición de electrones de valencia, por lo que electrones son simplemente cedidos de un anión electropositivo a un catión electronegativo. Además, más mayor capacidad de deformación es usualmente encontrada en compuestos monovalente en vez de los multivalentes. La unión metálica provee la restricción mínima para el movimiento del electrón de valencia. Estos materiales generalmente tienen la capacidad máxima de deformación.

También es visto que el comportamiento frágil es más prevaleciente en materiales de baja simetría del cristal donde el deslizamiento es más difícil. Finalmente, la habilidad de un material dado para deformarse plásticamente generalmente decrecerá a medida que el grado de orden de acomodamiento atómico aumenta. Los metalurgistas pueden limitar la habilidad de un material para deformarse por procedimientos diversos de fortalecimiento que realzan la capacidad de soportar carga, pero casi siempre en perjuicio de la tenacidad de la fractura. Conforme tal, no es difícil elevar el nivel de tenacidad de la fractura de un material. Sólo se necesita alterar el tratamiento térmico para aminorar la resistencia e incrementar los valores de tenacidad, pero esto resulta poco practica. La mejor solución sería que para una condición dada el material pudiese exhibir una tenacidad y resistencia superiores para una condición metalúrgica dada.

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Estas mejoras pueden ser efectuadas en diferentes formas, tal como: • Mejora química de la aleación y mejor fundición para quitar o hacer que los

elementos indeseables no influyan en la degradación de la tenacidad. • El desarrollo de microestructuras óptimas y las distribuciones de fase para

maximizar la tenacidad. • El refinamiento microestructural Un número de mecanismos ha sido encontrado en sólidos de ingeniería que incrementan la absorción de energía durante el proceso de la fractura. Algunos de estos mecanismos son intrínsecos en la naturaleza y reflejan diferencias básicas en la ductilidad del material y la facilidad de flujo dúctil. Por ejemplo, la estabilización de la forma FCC de hierro en vez del isomorfo de BCC en una aleación de acero contribuye para realzar en gran medida la tenacidad. Un conjunto claramente diferente de mecanismos de endurecimiento, extrínsecos en naturaleza, ha sido identificado, el cual enfoca la atención en los acontecimientos tomando lugar ya sea a consecuencia de la grieta o delante del frente progresivo de la grieta. Cada mecanismo sirve para proteger la punta de la grieta del impacto total de la fuerza de conducción de la grieta, por consiguiente los niveles crecientes de tenacidad de la fractura y la fatiga de bajada descifran tasas de propagación (FCP). Uno de los métodos de protección sería que la fractura tuviese que atravesar un camino sinuoso dentro de la microestructura. Otro de los métodos se produce cuando partículas duras discretas actúan temporalmente inmovilizando la parte progresiva de la grieta en matrices quebradizas, produciendo una atenuación de su tasa de avance. Por lo tanto, la grieta se ve forzada a rodear a la partícula lo que implica una mayor energía. Varios mecanismos que protegen zona han sido identificados. El proteger zona también ocurre por medio del desarrollo de un campo de micro huecos o micro fracturas desconectados que sirven para relajar la triaxialidad de la punta de grieta y disipar la intensidad de la tensión de la punta de fractura. Otro agrupamiento de mecanismos extrínsecos implica contacto de la superficie de la grieta protegiendo a través, por ejemplo, la retención de ligamentos a través del nivel de la fractura. Estos ligamentos pueden tomar la forma de fibras continuas en un material compuesto que eventualmente el esfuerzo de sacar hacia afuera de la matriz con el gasto de cantidades considerables de energía

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La tenacidad y la anisotropía microstructural El primer acercamiento para la mejora de la tenacidad que se discutirá está afectado con la manera por la cual las grietas son desviadas de su dirección y plano normal de crecimiento. Tales desviaciones de la grieta pueden ocurrir en los confines del grano, líneas de flujo, e inclusiones que son puestas en línea paralelas a la dirección particular de procesamiento. Para mejor entender el origen de tal alineación de la microestructura, y la anisotropía mecánica asociada, empezamos suponiendo que hemos tomado un cubo de material policristalino y por medio del proceso de laminación lo hemos laminado. Este proceso produce en el material grandes cambios, como por ejemplo la variación del tamaño y forma de sus granos ( pasa de granos equiaxiales a granos aplastados según la dirección de laminación).

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La alineación de la estructura del grano por la dirección de un funcionamiento mecánico es conocida como fibering mecánico y la mayoría exhibida dramáticamente en productos laminados. Los ingenieros se han encontrado con que la resistencia de la fractura de un componente laminado puede ser incrementada considerablemente cuando las líneas de flujo de forjadura están orientadas paralelamente hacia las trayectorias principales de tensión y normal al camino de una fractura potencial. Como tal, las partes laminadas son consideradas a ser mejores anisotropías microestructurales. Por supuesto, cuando un producto laminado es usado inadecuadamente, las líneas de flujo actúan como caminos fácilmente disponibles para propagación de la fractura. Hay que hacer notar que el fibering mecánico no solo involucra la alineación de los granos sino también la alineación de las inclusiones. Por esto, y recordando que la temperatura a la que se produce la fabricación de los aceros (laminado), es de tal magnitud que provoca que las inclusiones de sulfuro de manganeso salgan a la superficie. Esta alineación tiene una naturaleza destructiva ya que promueve una dirección de rotura del material. Experimentos hechos en laboratorio llevaron a que, existe una mejora en la tenacidad producida en la laminación que puede detener la propagación de la fractura. Esta se produce por la soldadura de finas laminas de acero, y da mejores resultados que muestras homogéneas del mismo material. Mc Evily y Bush demostraron que un Charpy hecho de un acero caliente laminado por encima de la temperatura de transformación de la martensita, tuvo un resultado de 325 J cuando la cementita fragilizada se encuentra en borde de grano de la austenita orientada en la dirección normal a la que se produciría la fractura.

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Aquí observamos gran semejanza con lo sucedido a nuestra probeta así que podemos llegar a decir que las causas por las cuales rompió son muy parecidas.

Al laminar, el espesor de cada capa se reduce y el espécimen actúa como una serie de láminas que ejercen tensiones planas en lugar de una muestra homogénea a la que le ejercen tensiones en las tres direcciones. Esto también influye en la temperatura de transición, así que mientras más cantidad y menos espesor haya de capas laminadas mayor tendencia de tener tensiones planas. Se han hecho ensayos con orientaciones de laminación divider y se encontró que la temperatura de transición disminuye al crecer el número de capas laminadas, aumentando así la tenacidad.

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Hay que tener en cuenta que las muestras homogéneas exhibieron una cantidad de gran extensión de fractura plana, mientras que cada capa laminada mostró 100% esfuerzo al corte total. Además, un factor que refleja la mejora de la tenacidad es el modo de fractura. Un factor importante en la laminación es la resistencia de la interfase, ya que si esta es demasiado débil las capas contiguas se deslizaran entre sí, mientras que si es demasiado fuerte, no se podrá distinguir las distintas capas. También debemos considerar la tercera orientación posible de las interfaces de la laminación debilitadas relativo a la dirección de tensión. Como uno podría esperar, las propiedades de tenacidad de fractura son mínimas en la orientación short. Es como si todos los incrementos positivos en la tenacidad asociadas con la fractura de orientación arrester y divider se derivaron al costo de las propiedades short. Una condición potencialmente peligrosa es el desgarramiento laminar (tearing lamellar) puede desarrollarse por las pobres propiedades transversales a menudo encontradas en la laminación. Sea una juntura soldada:

Después de que la soldadura es depositada, las grandes tensiones de contracción son desarrolladas y estas actúan en la dirección de espesor de la lámina de la base. Estas tensiones pueden ser lo suficientemente grandes como para causar microfisuras numerosas en la matriz de interfase de las inclusiones, las que están alineadas en la laminación. Y esta es una de los grandes defectos encontrados en las soldaduras. Aunque ciertos elementos se agregan a las aleaciones para desarrollar las mejores miscroestructuras y propiedades, otros elementos en cambio producen el efecto contrario Entre estos encontramos, el oxigeno que tiene un efecto frágil en la fractura, el hidrógeno, produce fragilización por hidrógeno.

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Si analizamos, los elementos que contribuyen a la formación de las segundas fases indeseables, veremos que estos sirven de sitios de nucleación de la fractura. Se ha demostrado que las partículas de segunda fase, actúan reduciendo la tenacidad de la aleación. Así como, las inclusiones de sulfuro en el acero en donde los niveles de energía caen sensiblemente a medida que el contenido de azufre aumenta. Por esto lo que se trata es sacar todos los elementos como el azufre (hay que recordar también que a veces se agrega este elemento para mejorar la maquinabilidad del metal), fósforo y elementos gaseosos como oxigeno, hidrógeno, nitrógeno, de la fundición de la aleación. Por esto se utilizan fundiciones en vacío que mejoran el contenido de fundición y disminuye la cantidad de los gases atrapados. O también lo que hace es una re-fundición de los aceros para obtener una mejor calidad del acero. Por todo esto, la extracción de elementos aumenta el costo del producto. Aunque estos costos son justificables en términos del comportamiento mejorado de la aleación, estos no pueden ser competitivos en el mercado. Por lo tanto lo que se trata es convertir los elementos nocivos en inofensivos. Si analizamos lo que sucedió en una de nuestras probetas vemos que la presencia de sulfuros de manganeso alineados produjo propiedades transversales inferiores desarrollando una anisotropía de la tenacidad en la fractura. Esto se produce por la segregación de cada lamina de acero, lo que produce que entre laminas consecutivas se produzca como una capa de inclusiones no metálicas.

Por esto lo que obtenemos son propiedades muy pobres en la fractura. Eso llevo a que se tratara de evitar la tendencia de formar sulfuros en los rangos de temperatura utilizada para laminar. Se observo que por medio de adiciones de elementos de tierras raras como por ejemplo el cerio, se producen sulfuros más estables y con mayor punto de fusión, por lo que como consecuencia mantienen su forma globular dando así mejores propiedades de tenacidad (no produciéndose por ejemplo el defecto de arrancamiento laminar, que lo mencionamos en defectos producidos por soldaduras). El problema adicional es el costo que tiene agregar este tipo de elementos, pero al solo necesitar una muy poca cantidad, este costo no es muy notorio. Un problema mayor es el de la extracción de carburos, ya que el

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carbono, en solución sólida y en carburos producen un efecto endurecedor. Produciendo así lugares de nucleación para muchas fracturas. Se ha estudiado que el origen de casi cada microfractura es producida por partículas de carbono, aun en aleaciones con bajo contenido en carbono. Como veremos en nuestras probetas también sucede que las fracturas se inician en la cementita, por lo que con nuestra probeta estamos verificando una vez mas las conclusiones a las que se han llegado. Material 0.035 % C 0.035 % C 0.005 % C Temperatura de ensayo

-140 ºC -180 ºC 170 ºC

Cantidad total de microfractura en 104 granos

66 43 17

Microfracturas originadas en carburos

63 42 12

Microfracturas probablemente originadas en carburos

3 1 4

Microfracturas posiblemente originadas en la interfase de matrices identicas

0 0 1

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