TEMA 7. TENACIDAD Objetivos Bibliografía 7.1. ENSAYOS DE , Apuntes de Ingeniería Química

¡Descarga TEMA 7. TENACIDAD Objetivos Bibliografía 7.1. ENSAYOS DE y más Apuntes en PDF de Ingeniería Química solo en Docsity! 7.1 TEMA 7. TENACIDAD Objetivos Determinar los tipos de tenacidad y los parámetros de influencia. Calcular la tenacidad de un material a partir del ensayo de impacto. Determinación de la temperatura de transición dúctil-frágil y el criterio de selección del material de diseño. Bibliografía - Callister, W.D., Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Barcelona:Reverté, 2001. 7.1. ENSAYOS DE FRACTURA POR IMPACTO 7.2 forma de un golpe con un martillo en forma de péndulo que se deja caer des- de una posición fija preestablecida a una altura A. La probeta se coloca en la base tal como se muestra. Al dejar caer el péndulo, el borde de una cuchilla montada en el péndulo golpea y fractura la probeta a lo largo de la entalla, la cual actúa como un punto de concentración de tensiones para esta alta ve- locidad de impacto. El péndulo continúa su oscilación, llegando hasta una altura máxima A", la cual es menor que h, La pérdida de energía, calculada a partir de la diferencia entre A y A', es una medida de la energía absorbida en el impacto. La diferencia fundamental entre las técnicas de Charpy e Izod reside en la manera en que se coloca la probeta, tal como se ilustra en la Fi- gura 8.13b, Además, estos ensayos se denominan de impacto en vista de la manera en que se aplica la carga. Las variables tales como el tamaño y la for- ma de la probeta así como la configuración y profundidad de la entalla influ- yen en los resultados de los ensayos. 7.5 Alternativamente, el aspecto de la superficie de fractura es indicativo de la naturaleza de la fractura, y se puede utilizar en la determinación de la temperatura de transición. En la fractura dúctil esta superficie aparece fi- brosa (o bien de características de cizalladura); por el contrario, las superfi- cies de fractura totalmente frágiles tienen una textura granular (o bien de clivaje). En la transición dúctil-frágil, existen características de ambos tipos (Figura 8.15). Con frecuencia, el porcentaje de fractura por cizalladura se re- presenta en función de la temperatura (curva B de la Figura 8.14). -59 -12 4 16 24 79 Figura 8,15 — Fotografía de las superfi- cies de fractura de probetas de Charpy con entalla en V del acero A36 ensaya- das a las temperaturas indicadas (en *C) (R. W. Hertzberg, Deformation and Frac- ture Mechanics of Engineering Materials, 32 edición, Fig. 9.6, p. 329. Copyright O 1989 John Wiley 8 Sons, New York Reproducido con permiso de John Wiley 8 Sons, Inc.) En muchas aleaciones existe un intervalo de temperaturas en el cual Ocu- rre la transición dúctil-frágil (Figura 8.14); esto presenta dificultades para especificar una temperatura determinada de transición dúctil-frágil. No se ha establecido un criterio específico, de manera que esta temperatura a me- nudo se define como aquella temperatura a la cual la energía CVN tiene un determinado valor (por ejemplo, 20 J o 15 ft-1b¿), o bien aquella que corres- ponde a un determinado aspecto de la superficie de fractura (por ejemplo, 50% de fractura fibrosa). El asunto puede complicarse ya que las tempera- turas determinadas por cada método pueden no coincidir. Quizás la tempe- ratura de transición más conservadora es la que corresponde a una superficie de fractura 100 % fibrosa; en base a este criterio, la temperatura de transición para el acero de la Figura 8,14 es de aproximadamente 110*C. Las estructuras construidas con aleaciones que presentan este comporta- miento dúctil-frágil deben utilizarse únicamente a temperaturas por encima de la temperatura de transición para evitar la rotura frágil y catastrófica. Ejemplos clásicos de este tipo fracturas, con consecuencias desastrosas, ocurrieron durante la II Guerra Mundial cuando un número de barcos de transporte, construidos con soldaduras, súbitamente se partieron en dos cuando se encontraban lejos de las zonas de combate. Los barcos fueron construidos con un acero que poseía ductilidad adecuada a partir de ensayos de tracción a temperatura ambiente. Las fracturas frágiles ocurrieron a tem- 7.6 La orientación de la fibra influye en la energía de impacto. La tenacidad de un material sometido a cargas dinámicas, como por ejemplo el impacto, es menor en dirección de la fibra que en direcciones perpendiculares a la fibra. La mayor energía de impacto corresponde a la dirección de la fibra perpendicular a la misma, anchura de la pieza y la interemedia corresponde a la otra dirección perpendicaluar, espesor de la misma. 27 Temperatura (9) 200 0 200 400 T T T T T T T —— —| 240 1 3 sE sz 3 —| 200 3 $ a a E 001 |o11 É£ Y — 160 5 El 3 5 200 — 0,22 5 3 a Ej —1o0 Y 2 2 Figura 8.16. Influencia del contenido 2 Aa É de carbono de un acero sobre las curvas E — 0,43 —80 7 energía absorbida en el impacto frente a Y RO a v la temperatura para probetas de Charpy E 2.2 É entalladas en V. (Reproducido con per- 0 miso de ASM International, Metals Park, 07 OH 44073-9989, USA; Rinebol!, J. A. y )) ALAS Harris, W. ). Jr, "Afíect of Alloying Ele- ab Pb Mi li ments on Notch Toughness of Pearlitic -200 -100 0 100 200 Steel" Transactions of ASM, Vol. 43, 1951.) Temperatura (*C) La mayoría de las cerámicas y polímeros también experimenta una tran- sición dúctil-frágil. Para los materiales cerámicos, la transición ocurre sólo a temperaturas elevadas, ordinariamente en exceso de 1000 *C, Este compor- tamiento, relacionado con los polímeros se discute en la Sección 16.9.