Este documento presenta una sesión sobre diferentes mecanismos de endurecimiento de materiales, incluyendo endurecimiento por solución sólida, afino de grano, deformación en frío, precipitación, así como ensayos de resistencia como Charpy, tenacidad y fatiga. El documento contiene diapositivas con explicaciones detalladas de cada mecanismo y ensayo.

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
02
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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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
02
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
03
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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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28

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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30

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
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34. 05
Se acabo
¿dudas?
“La Universidad cercana”
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