Mecanismos de endurecimiento y fallos

1. 01
Ingeniería en
Organización Industrial
“La Universidad cercana”
Lucas Castro
Materiales
1

2. Materiales
Lucas Castro
(Ingeniería en Organización Industrial)
Bienvenidos a la sesión
de
ELLUMINATE
“La Universidad cercana”
23/05/13

3. Mecanismos de endurecimiento
02
¿Qué es el endurecimiento?
Endurecimiento = evitar movimiento de las dislocaciones
Resistencia al movimiento de dislocaciones
Cuando existen distorsiones de la red
(zonas en las
que están presentan zonas sometidas a esfuerzos de tracción o compresión)
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se debe realizar un trabajo extra y por tanto se
endurece el material.
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4. Endurecimiento por solución sólida
02
Cuando existen distorsiones de la red por átomos
mayores o menores que los de la red cristalina (zonas
que están presentan zonas sometidas a esfuerzos de tracción o compresión)
se debe realizar un trabajo extra para que se muevan
las dislocaciones.
Energía
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Distancia
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5. Endurecimiento por solución sólida
02
La adición de átomos distintos provocan
deformaciones en la red.
– Hacen más difícil el movimiento de la dislocación
– Es como si fuese un mini límite de grano
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Impurezas pequeñas
provocan esfuerzos
de tracción
Impurezas grandes
provocan esfuerzos de
compresión
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6. Endurecimiento por solución sólida
Cuando existen distorsiones de la red
02
(zonas que están
presentan zonas sometidas a esfuerzos de tracción o compresión)
se
debe realizar un trabajo extra.
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7. Endurecimiento por solución sólida
Cuando existen distorsiones de la red
02
(zonas que están
presentan zonas sometidas a esfuerzos de tracción o compresión)
se
debe realizar un trabajo extra.
Zona de
compresión
Zona de
tracción
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8. Endurecimiento por solución sólida
02
Cuando una dislocación llega a una posición
de menor tensión le cuesta seguir avanzando
Anclado de dislocaciones
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Impurezas pequeñas se
colocan en la parte superior
de la dislocación
Impurezas grandes se
colocan en la parte inferior de
la dislocación
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9. Endurecimiento por afino de grano
02
De un grano a otro, las orientaciones en el cristal
cambian
– Las dislocaciones al llegar al límite de grano deben
saltar al grano contiguo.
– En el límite de grano hay una densidad atómica menor lo
que dificulta su movimiento
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Límite de grano
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10. Endurecimiento por deformación en frío
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Al deformar en frío un material estoy provocando la
creación y el movimiento de dislocaciones.
Aumenta mucho la densidad de dislocaciones
30% de deformación
Sin deformar
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11. Endurecimiento por deformación en frío
02
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11

12. Endurecimiento por deformación en frío
02
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12

13. Endurecimiento por deformación en frío
02
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13

14. Endurecimiento por deformación en frío
02
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14

15. Endurecimiento por precipitación
02
Enfriamiento lento
θ precipita en los
límites de granos
de K
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16. Endurecimiento por precipitación
Tratamiento de
solubilización
K
02
100% de solución
sólida K (se mantiene
después del temple)
temple
t maduración
θ+K
Precipitados finos
en el interior de
los granos de K
θ precipitado
en los límites
de granos de K
% Al
tiempo
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17. Endurecimiento por precipitación
Precipitado incoherente con la matriz
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Precipitado coherente con la matriz
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18. 03
Rotura
Titanic
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Clase Liberty
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19. 03
Ensayo Charpy
Escala
Posición inicial
Péndulo
indicador
Fin del balanceo
Probeta
Soporte
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20. Ensayo Charpy
03
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20

21. Ensayo Charpy
03
Estas micrografías muestran el aspecto de las roturas
frágil y dúctil a nivel microestructural
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22. 03
Ensayo Charpy
Energía de fractura
Acero
Aluminio
Temperatura
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23. Tenacidad
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24. Tenacidad
03
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24

25. 03
Tenacidad
a) Modo I
b) Modo II
2a
c) Modo III
a
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26. 03
Tenacidad
2a
a
Intensificación de tensiones K
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–
proporcional a la tensión nominal σ y a la profundidad de la
fisura, a:
K I =Y σ √π a unidades: MPa √m
–
–
KI = factor de intensificación de tensiones
Y = factor de forma
KlC = tenacidad de fractura
26

27. 03
Tenacidad
Tenacidad a la fractura (MPa.m )
1/2
60
Tensión plana
50
Deformación plana
40
30
20
40
60
80
100
Cantidad de material delante del frente de fisura (mm)
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28. Fatiga
03
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29. 03
Ensayo de fatiga
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Número de ciclos
frente amplitud de
la tensión
Tensión
Tiempo
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30. Ensayo de fatiga
03
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31. 03
Ensayo de fatiga
Curva S-N
Amplitud de tensión, S
Límite de fatiga
Límite de fatiga
103 104 105 106 107 108 109 ciclos
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Número de ciclos, N
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32. 03
Ensayo de fatiga
10-4
10-5
da/dN, m/ciclo
da
= A ∆ Km
dN
10-6
10-7
10-8
10-9
KC
∆K0
101
102
103
104
105
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∆ K (MPa. m )
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33. 04
En la próxima sesión:
Diagramas de fase
23/05/13
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34. 05
Se acabo
¿dudas?
“La Universidad cercana”
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