2. fractura frágil
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Fractura y anlisis de falla
en elementos de mquinas
Sara RodrguezEscuela de Ingeniera Mecnica
Grupo de Investigacin en Fatiga y Superficies (GIFS)
Universidad del Valle
E-mail: sara.rodriguez@correounivalle.edu.co
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10. Determinacin del modo de fralla
Fallas por sobrecarga Fractura frgil Fractura dctil
Fallas por fatiga Fallas por corrosin Fallas por desgaste Distorsin
Elstica Permanente (baja temperatura, creep)
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FRACTURA FRGIL
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Fractura frgil: aspectos macroscpicos
Deformacin plstica macroscpica ausente oextremadamente limitada.
Propagacin inestable sin aumento adicionalde esfuerzo a velocidades elevadas.
La superficie de fractura es normalmenteperpendicular al esfuerzo normal.
Marcas radiales y/o marcas de sargento,frecuentemente apuntan al origen de lafractura.
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Modos de fractura de muestras ensayadas en traccin
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Modos de fractura de muestras ensayadas en impacto
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Fractura frgil (macroscpico)
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Modos de fractura de muestras ensayadas en torsin
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Fractura frgil en plano perpendicular al esfuerzo de tensin mximo (a) traccin
(b) torsin
Fractura frgil de un eje estriado
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Ilustracin de marcas de fractura frgil (radiales) por sobrecarga de torsin
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Marcas radiales o espina de pez
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MARCAS CHEVRON O SARGENTO
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Marcas de sargento
Aunque el nmero de estructuras que han fallado por
FRACTURA FRGIL es bajo, es un mecanismo de falla
que ha ocurrido y seguir ocurriendo.
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Marcas de chevron emanando de origen de las grietas
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Fractura frgil: aspectos microscpicos
Propagacin inestable puede ocurrir de forma transgranular (clivaje) o intergranular.
Clivaje: separacin en planos cristalogrficospreferenciales.
Fractura intergranular: asociada a fragilizacinlocalizada en contornos de grano debido atratamientos trmicos, temperatura elevada y/opresencia de medio agresivo.
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Transgranular vs intergranular
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Intergranular Transgranular
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CLIVAJELa fractura por CLIVAJE de los metales ocurre por separacindirecta a lo largo de planos cristalogrficos debido a la roturasimple de los enlaces atmicos. Su caracterstica principal es queusualmente est asociada con un plano cristalogrfico. Esto causauna fractura relativamente plana dentro de cada grano tal como estrepresentado en la figura:
Las facetas planas de la fractura por clivaje a travs de los granosusualmente presentan una alta reflectividad, que le comunica a lasfracturas por clivaje una apariencia brillante.
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Cuando las Fracturas de Clivaje son observadas en MicroscopaElectrnica, las facetas de Clivaje muestran pequeas irregularidades enforma de escalonamiento. Dentro de cada grano la grieta puede crecersimultneamente en dos planos cristalogrficos paralelos solapados, ypor clivaje secundario o por cizallamiento para formar escalones.
Por su morfologa caracterstica, la literatura se refiere al Escalonamientode Clivaje como Patrones de Ro (River Pattern).
CLIVAJE
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ORIGEN DE LAS GRIETAS
DE CLIVAJE
a) Grietas Paralelas juntndose por
Clivaje Secundario (-B-) o por
Cizallamiento (-C-).
b) Iniciacin de escalones de
Clivaje por el paso de una
dislocacin helicoidal.
c) Formacin de un Patrn de
Ro despus del paso por un
lmite de grano.
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Grietas paralelas juntndose por
Clivaje Secundario
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Grietas Paralelas juntndose por
Cizallamiento
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Iniciacin de escalones de Clivaje despus
del paso por un macla mecnica
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Fractura frgil (microscpico)
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Tpica morfologa de Aletas de Ventilador
(Fan Shape) y Hojas de Lechuga.
Otras caractersticas de la Fractura por Clivaje
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Fractura transgranular - clivage
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Formacin de un Patrn de Ro despus del paso por un lmite de grano
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Propagacin de la fisura de clivaje
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Delta de rio
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Delta de rio
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Delta de rio
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Clivagem
Fe-30Cr
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Espina de pez
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Superficies de fractura complementarias (superior e inferior) de acero de medio carbono , mostrando fractura frgil iniciada en inclusiones. Fractography Derek Hull
Cambridge University Press
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Fractura intergranular
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Estero-fotografa
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