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8/16/2019 Curso AFA1
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Pontificia Universidad Católica del PerúFacultad de Ciencias e IngenieríaUnidad de Ingeniería de Soldadura
Av. Universitaria Cuadra 18 – Lima 32 Apartado Postal 1761 – Lima 100 Teléfono: Telefax:(San Miguel) Lima – Perú Http://www.pucp.edu.pe (01) 6262000 anx.4880 (01) 626 2800
1. Análisis de Falla 1: Mecanismos de daño de los materiales 16 h
Contenido:
Mecanismos de daño asist idos por esfuerzos mecánicos (5 horas)
• Colapso plástico o fractura dúctil
• Rotura frágil
• Daño por fatiga
• Desgaste adhesivo
• Desgaste abrasivo
Modos de fractura: (3 horas)
• Fractura dúctil
• Fractura frágil por clivaje.
• Fractura frágil intergranular.
• Fractura por fatiga.
Mecanismos de daño vinculados a la corrosión (4 horas)
• Fundamentos de la Corrosión electróquímica
• Tipos de corrosión: Corrosión uniforme• Corrosión galvánica
• Corrosión debida a resquicios
• Corrosión por picaduras
• Corrosión bajo tensión
• Corrosión - fatiga
Mecanismos de daño vinculados a uniones soldadas (4 horas)
• Factores que afectan la resistencia de las uniones soldadas
• Concepto de soldabilidad.
• Fisuración en uniones soldadas
• Corrosión en uniones soldadas
Lima, noviembre de 2006
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Mecanismos de la rotura
PROFESOR: PAUL P. LEAN SIFUENTES
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ROTURA
La rotura de los materiales de ingeniería es normalmente unhecho no deseable por varias razones como:
Pérdidas de vidas humanas.
Pérdidas de materiales y su incidencia en el suministro de
productos y servicios.
La rotura es la separación de un sólido bajo tensión en dos omás partes.
En general, la rotura metálica puede clasificarse en dúctil yfrágil, pero también puede ser una mezcla de ambos tipos.
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Dimensiones, mm
ProbetaEstándar
Probetas Pequeñas Propor cionales alEstándar
12,5 9 6 4 2,5
G –Longitud calibrada62,5±
0,145,0±
0,130,0±
0,120,0±
0,112,5±
0,1
D –Diámetro12,5±
0,2
9,0± 0,1 6,0± 0,14,0±
0,1
2,5±
0,1R – Radio del filete,mínimo
10 8 6 4 2
A – Longitud de la secciónreducida
75 54 36 24 20
Probetas de tracción redondas: ASTM E8M-04
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ENSAYO DE TRACCIÓN: DEFORMACIÓN
σmáx
(Resistenciamecánica)
ε
rotura
Deformacionesuniformes
Deformacioneslocalizadas
inicio de la estricción
estricción
σ
(Ductilidad)
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DEFORMACIÓN
DEFORMACIÓN ELÁSTICA
Deformación recuperable completamente al eliminar el esfuerzo que la
produjo.
La probeta vuelve a su tamaño inicial.
DEFORMACIÓN PLÁSTICA
Deformación que no se recupera al eliminar el esfuerzo que la produjo.
La probeta quedará alargada, aumentando su longitud. Deformación plástica = deformación permanente
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ENSAYO DE TRACCIÓN: CURVAS OBTENIDAS
σ
ε
frágil
dúctil
tenaz
Deformación plástica nula o casi nula
Presenta gran deformación plástica
(Deformación plástica)
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ENSAYO DE TRACCIÓN: TIPOS DE ROTURA
F F
90°
Rotura frágil
Rotura Dúctil
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ROTURA DÚCTIL: ENSAYO DE TRACCIÓN
Lo
LF
Antes delensayo
Después del ensayo
AO= área inicial
AF = área final
Alargamiento
ΔL = LF –Lo
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MEDIDA DE LA DUCTILIDAD
100*L
LL100*
LL
%o
oF
o
−=
Δ=ε
ALARGAMIENTO DE ROTURA (elongación)
ESTRICCIÓN DE ROTURA
100* A
A A%
o
Fo −=φ
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ROTURA DÚCTIL
La rotura dúctil en un metal ocurre después de una intensadeformación plástica
Se caracteriza por una lenta propagación de la grieta.
Deformaciónplástica
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ROTURA FRÁGIL
La rotura frágil ocurre en forma súbita y catastrófica.
No se produce deformación plástica, como ocurre en la roturadúctil.
No haydeformación
plástica
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ROTURA DÚCTIL –FRÁGIL
Tornillo “dúctil”
Dureza HRC 15
Tornillo “frágil”
Dureza HRC 57
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ROTURA: DÚCTIL – FRÁGIL
La rotura dúctil puede ser prevenida con mayor facilidad, puescomo se inicia con la presencia de una deformación plástica, locual es un síntoma de que la fractura es inminente, hace posibletomar las medidas preventivas a tiempo.
En algunas ocasiones y bajo ciertas circunstancias, un materialque en condiciones normales tiene un comportamiento dúctil,puede comportarse como un material frágil.
Son muchos los ejemplos encontrados en barcos que sufrieron
rotura frágil, partiéndose en dos, cuando para su fabricación seempleó un acero de bajo carbono que en condiciones normalesde servicio debió presentar una rotura dúctil.
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ENSAYO DE IMPACTO
Hay materiales que a temperatura ambiente son dúctiles pero que bajo
ciertas circunstancias se comportan de manera frágil.
Esto ocurrió durante la segunda guerra mundial con los barcos soldados
“Liberty” y buques tanques cisterna “T-2”, muchos de estos barcos se
rompieron completamente en dos partes. Ello ocurría en los meses de invierno cuando el mar estaba picado
(embravecido), otras veces cuando los barcos estaban anclados en los
muelles.
Se originaba una fisura de manera repentina la que comenzaba a crecer
rápidamente.
Al observar la superficie de su fractura se apreciaba una fractura frágil.
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ENSAYO DE IMPACTO
El material que se empleaba en la fabricación de estos barcos era un
acero ordinario de bajo contenido de carbono del tipo AISI 1020 (acero
ordinario con 0,2 % de carbono en peso).
Este acero es dúctil a temperatura ambiente, antes de romperse
presentará una gran deformación como un aluminio o cobre, pero bajo
ciertas condiciones presentó un comportamiento frágil (exagerando, se
comportó como un vidrio).
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ENSAYO DE IMPACTO
Factores que con tribuyen a la fractura frágil Tres son los factores básicos que contribuyen a que un material dúctil
presente una tendencia al comportamiento frágil: Bajas temperaturas Estado triaxial de tensiones (presencia de esfuerzos en las tres
direcciones) Altas velocidades de carga (cargas de impacto)
No es necesario que estos tres factores estén actuando a la vez paraque se produzca la fractura frágil.
Un estado triaxial de tensiones (como la que existe en las soldaduras) ybajas temperaturas son las responsables de la mayoría de las fracturasfrágiles en operación.
Sin embargo, los efectos de estos factores se intensifican a velocidadeselevadas de carga.
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ENSAYO DE IMPACTO
Los ensayos de tracción y dureza que se realizan sobre los materiales
determinan las propiedades mecánicas a cargas estáticas.
Pero en realidad, las piezas o partes de las máquinas están muchas
veces sometidas a cargas fluctuantes en el tiempo o a cargas de
impacto.
Por tanto, para determinados materiales será necesario determinar su
comportamiento a cargas de impacto.
Son dos los tipos de ensayo de impacto que comúnmente se emplean:
Charpy e Izod, la diferencia entre ambos esta en la forma en que secoloca la muestra.
Las probetas normalmente son de sección cuadrada y tienen una entalla.
La carga de impacto se obtiene mediante la caída de un peso sobre la
muestra.
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ENSAYO DE IMPACTO: TIPOS DE ENSAYO
FIMPACTOFIMPACTO
a) Ensayo Charpy b) Ensayo Izod
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ENSAYO DE IMPACTO CHARPY
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ENSAYO DE IMPACTO
La entalla es la que producirá, una vez iniciada la rotura de la muestra
por la carga de impacto, que los esfuerzos se transmitan en las tres
direcciones (crea un estado triaxial de tensiones).
Por último, se ha visto que la temperatura también es una variable
importe, por ello este tipo de ensayo generalmente se realiza a diferentestemperaturas.
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CURVA OBTENIDA EN UN ENSAYO DE IMPACTO
Temperatura ( °C )
Energía absorbi da( J )
Temperaturade transición
Comportamientodúctil
(tenaz)
Comportamientofrágil
Emáx
Emín
Em = (Emáx+Emín)/2
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ENSAYO DE IMPACTO: ROTURAS
Frágil Dúctil
No hay deformación Hay deformación
Absorbe poca energía Absorbe más energía
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ENSAYO DE IMPACTO: CURVAS
AISI 1020(acero 0,2 % C)
AISI 1060(0,6 % C)
150
120
90
60
30
15
5
Ea ( J )
- 40 - 20 0 20 40 T ( °C )
AISI 304(acero inoxidable)
(CCCa)
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CURVAS OBTENIDAS EN ACEROS AL CARBONO
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CURVAS OBTENIDAS EN ACEROS AL CARBONO
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ROTURA POR FATIGA
En muchos tipos de aplicaciones las piezas de metal sometidasa tensiones repetitivas o cíclicas romperán a tensiones muchomenores que aquellas que puede soportar la pieza bajo laaplicación de una única tensión estática.
Este tipo de rotura que ocurre a bajas tensiones repetitivas o
cíclicas se denomina rotura por fatiga. La falla por fatiga es de tipo progresivo de iniciación y
propagación de grietas (en la mayoría superficiales) seguidasde una rotura intempestiva.
Por ello, el examen superficial es muy importante.
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ROTURA POR FATIGA
Rotura por fatiga
La flecha indica el origende la fractura.
Presencia de marcas deplaya, las que avanzaroncasi por toda la secciónantes de la última
separación.
La fractura se inició enuna discontinuidad.
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ROTURA POR FATIGA
Rotura por fatiga de un eje
Se origina en la esquina,debido a la concentraciónde esfuerzos.
Se aprecian las marcastipo playa.
Los bordes afilados sonsiempre concentracionesde esfuerzos localizadosy deben siempre evitarse.
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ENSAYO DE DUREZA
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DUREZA
DUREZA
Es una propiedad mecánica y en los metales es una medida de su
resistencia a ser deformados permanente. Todos los métodos de
ensayo de dureza dejan una huella plástica (permanente) en el metal
ensayado y a mayor tamaño de huella el metal será mas blando . En general existen tres métodos para medir dureza y se clasifican de
acuerdo a la forma de realizar el ensayo:
dureza al rayado
dureza a la penetración y
dureza elástica o dinámica.
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DUREZA AL RAYADO
Este tipo de ensayo interesa principalmente a los mineralólogos, y la
dureza se evalúa por la capacidad de los materiales de rayarse
unos a otros.
La dureza se mide de acuerdo con la escala de Mohs, que consiste de
10 minerales tipo (estándar) enumerados del 1 al 10 en orden creciente
de dureza. El mineral más blando en esta escala (mineral 1) es el talco,
le sigue el yeso (mineral 2), mientras que el mineral 9 es el corindón
(Al2O3) y el mas duro es el diamante.
La uña del dedo tiene una dureza aproximada de 2, el cobre recocido
(blando) de 3 y el acero templado (duro) de 7.
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DUREZA AL RAYADO
Si un material es rayado por los minerales del 10 al 6 y
raya al mineral 5, entonces su dureza Mohs es de 5,5; pues es
mas blando que el mineral 6 y más duro que el 5.
si es rayado por el 6 y el material no es rayado ni raya al 5,
entonces su dureza de rayado es 5.
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DUREZA A LA PENETRACIÓN
Mide la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por
otro cuerpo más duro. Normalmente se imprime sobre el material un
indentador (billa de acero endurecido, cono de diamante, etc.) con una
fuerza conocida por un tiempo determinado.
Este tipo de ensayo es el que se emplea principalmente para
determinar la dureza en los aceros, aleaciones de cobre (latones y
bronces), aleaciones de aluminio, etc.
Dentro de los ensayos de dureza de penetración tenemos: Brinell
Rockwell
Vickers
36
D
Indentador
Muestra
F (hasta 3 000 kg)10 –15 segundos
d
ENSAYO
Medición de lahuella
h
S = área de la superficie de la huella = π D h
DUREZA BRINELL (ASTM E10)
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)dDD(D2
FDhF
)mm(S)kg(F
HB22
2
−−π
=π
==
Donde:
F: carga aplicada en kg (durante 10 a 15 s)
D: diámetro del indentador (billa de acero “S” o de carburo de tungsteno
“W”) en mm
d: diámetro promedio de la huella dejada por el indentador, d1 undiámetro, se gira 90º y se mide otro diámetro d2 entonces:
2dd
d 21+
=
DUREZA BRINELL (ASTM E10)
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Relación entre dureza Brinell y resistencia
Estudios llevados a cabo han demostrado que la dureza Brinell y laresistencia a la tracción son aproximadamente proporcionales, por ejemploen los aceros al carbono, con % C < 0,8; la relación entre dureza yresistencia a la tracción aproximada es:
HB = 3 σmáx (kg/mm2)
Propiedades mecánicas de aceros al carbono con recocido total
23179641060
30149531040
37111401020
% εHBmáx(kg/mm2)
TIPO DE ACEROAISI
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Dureza Rockwell (ASTM E 18) La máquina Rockwell salió al mercado en 1924, llenando el vacío
dejado por Brinell, pues no se podían medir dureza en materiales muy
duros como 700 HB.
El ensayo Rockwell se basa, como el Brinell, en la resistencia que
oponen los materiales a ser penetrados por un cuerpo más duro
La dureza se determina en función de la profundidad a la que
penetra el indentador .
En el ensayo Rockwell actúan dos tipos de cargas:
Primero se aplica una carga pequeña (precarga) de 10 kg y luego,
además de aquella, actúa otra carga mayor:
90 kg (escala B, penetrador billa de acero de acero 1/16”)
140 kg (escala C, penetrador cono de diamante).
40
hFho
Pre-carga10 kg
CargaTotal
150 kg
Pre-carga10 kg
Indentador
cono dediamante
120º
Dureza Rockwell (ASTM E 18)
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Determinación del valor de dureza Rockwell
Entre el número de dureza Rockwell y la profundidad de penetración
“hF” existe la siguiente dependencia:
002,0)mm(h
100HRC F
rango de durezas total teórico: 0 –100, rango real de trabajo en el cual
el valor es válido: 20 – 70 HRC
rango de durezas total teórico: 0–130, rango real de trabajo: 0–100 HRB
002,0)mm(h130HRB F
42
Dureza Rockwell (ASTM E 18)
La escala B (HRB) se emplea en metales blandos y semiduros. Utiliza
una bola de acero endurecido de 1/16” de diámetro.
La escala C (HRC) se utiliza en metales duros, emplea como indentador
un cono de diamante con un ángulo en la punta de 120º.
En ambos casos el ensayo se lleva de forma parecida, empleándose la
misma precarga (10 kg), y utilizando luego cargas principales de:
90 + 10 = 100 kg con la bola de 1/16” (HRB)
140 + 10 = 150 kg con el diamante (HRC)
El tiempo total de aplicación de la carga es de 10 a 15 segundos.
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RELACIÓN ENTRE DUREZAS
Para durezas menores a 250 HB el valor de la dureza Brinell es similar
a la dureza Vickers.
Un acero, de 0,65 % C, tiene una dureza de 210 Vickers:
210 HV = 210 HB
Lo que a su vez sería una dureza de 21 HRC
También el acero tendría una resistencia a la tracción aproximada
de 70 kg/mm2.
A partir de 250 HV, el valor de la dureza Vickers es siempre algo
superior a la Brinell.
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INTRODUCCIÓN AL DESGASTE
PROFESOR: PAUL P. LEAN SIFUENTES
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DESGASTE
El DESGASTE es inevitable dondequiera que hayan cuerpos en
contacto, bajo carga y con movimiento relativo.
Normalmente, el desgaste no ocasiona fallas violentas, pero:
Ocasiona reducción de la eficiencia de operación.
Produce pérdidas de potencia por fr icción.
Incrementa el consumo de lubricantes
Es una de las causas más importantes en las pérdidas de
materiales.
Conduce al reemplazo y/o recuperación de los
componentes desgastados.
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El desgaste también puede definirse como la pérdida progresiva
de material procedente de una superficie operativa de un cuerpo,
producida por el movimiento relativo en dicha superficie.
El desgaste es una de las principales causas que hacen necesario
el mantenimiento de la maquinaria industr ial.
La fricción o rozamiento es una de las principales causas dedisipación de energía, por lo tanto, el control del rozamiento
causará un considerable ahorro energético.
DESGASTE
4
La TRIBOLOGÍA: es la ciencia y la tecnología del rozamiento,
desgaste y l ubricación. Tiene una considerable importancia en la
conservación de energía en los materiales.
Comparado con los otros dos problemas, que ocasionan el
reemplazo de máquinas y/o sus componentes: fatiga y
corrosión; el desgaste ha sido el menos estudiado, es quizá al
que se le presta menos atención y probablemente sea por estas
razones, que aun no se ha constituido un cuerpo de
conocimientos racional que permita predecirlo con cierto grado
de exactitud.
DESGASTE
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El comportamiento frente al desgaste no constituye unapropiedad característica de los materiales, sino que depende de
todo un sistema tribológico, generalmente constituido por dos
cuerpos, un lubricante y el ambiente.
Como consecuencia del desgaste hay desprendimiento de
partículas de la superficie de un cuerpo y/o el desplazamiento
de material de zonas en contacto, hacia otras zonas.
Un enfoque de sistemas considera a los factores que influyen en
el desgaste como:
Variables operacionales
Variables estructurales
DESGASTE
6
Variables Operacionales
Carga aplicada
Velocidad Temperatura Tipo de movimiento y duración
Variables Estructurales
Propiedades volumétricas: geometría, dimensiones,composición química, dureza, etc.
Propiedades superficiales: microestructura, rugosidad,microdureza.
Área de contacto Propiedades de los lubricantes Características de la atmósfera
DESGASTE
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Una discriminación de la importancia relativa de distintos tipos dedesgaste en la industria, ha sido estimada en los siguientes
términos:
Abrasión 50 %
Adhesión 15 %
Erosión 08 %
Desgaste micro-oscilatorio ("Fretting" ) 08 %
Desgaste químico 05 % Es necesario añadir que existen procesos en los cuales uno de
estos tipos se transforma en otro ó en los que dos ó mas de ellos
coexisten.
INCIDENCIA DE LOS TIPOS DE DESGASTE
8
DESGASTE ABRASIVO
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Se llama abrasión al desgaste producido por partículas duras quepenetran en una superficie; ocasionando deformación plástica
y/o arrancando virutas.
Se considera que este tipo de desgaste puede tomar dos formas
extremas: una en la cual la deformación plástica es lo mas
importante (Fig. 1) y la otra, en la cual la fractura con
deformaciones plásticas limitadas es lo que predomina (Fig. 2).
Figura 1 Figura 2
DESGASTE ABRASIVO
10
DOS CUERPOS TRES CUERPOS
DESGASTE ABRASIVO
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Las partículas abrasivas son generalmente partículas no metálicasque se encuentran sueltas.
Este tipo de desgaste se presenta en equipos de perforación de
suelos, trituradoras, molinos de bolas, en algunos casos en
cuerpos en contacto deslizante, etc.
Abrasión entre dos cuerposAbrasión entre tres cuerpos.
DESGASTE ABRASIVO
12
En los metales, la resistencia a la abrasión aumenta con la dureza.
Para una misma dureza los aceros presentan menor resistencia a la
abrasión que los metales puros.
Por otra parte el contenido de carbono en los aceros aumenta la
resistencia a la abrasión y, distintas microestructuras presentan
diferentes resistencias al desgaste.
DESGASTE ABRASIVO
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En los aceros el contenido de carburos es un factor importante en
la reducción de la abrasión; siendo los carburos de vanadio (V) y
niobio (Nb) mas efectivos que los de cromo (Cr) y tungsteno (W).
DESGASTE ABRASIVO
14
La martensita tiene mejor resistencia a la abrasión que la perlita y
la ferrita.
La austenita y bainita de igual dureza son mas resistentes a la
abrasión que la ferrita, perlita o martensita.
En general, para metales ferrosos las mejores resistencias al
desgaste se obtienen en matrices martensíticas, con carburos
uniformemente distribuidos.
Si se quiere una matriz mas tenaz, para condiciones de impactos
fuertes, es mas recomendable una estructura austenítica, la cual
tiende a endurecerse por deformación.
DESGASTE ABRASIVO
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Se ha encontrado que el desgaste abrasivo depende de lacorrelación entre la dureza del metal y la dureza del abrasivo.
Para reducir la componente abrasiva del desgaste, la dureza del
material (Hm) debe ser mayor que la dureza de las partículas
abrasivas (Ha). Se recomienda que Hm = 1,3 Ha.
: Hm/Ha
DESGASTE ABRASIVO
16
DIENTE DE UNA PALA MECÁNICA
Los recubrimientos a parte de tener gran dureza, deben ser losuficientemente tenaces para aumentar su resistencia al choque oimpacto.
DESGASTE ABRASIVO
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Los factores mas importantes que hacen disminuir el desgasteabrasivo en un material son los sigu ientes:
Aumentos de dureza en el material.
Control de la relación entre la dureza de la superficie y del
abrasivo
Disminución del tamaño de las partículas abrasivas.
Formas de partículas redondeadas.
Disminución de velocidades.
Aumentos del contenido de carbono y de carburos duros
(aceros).
Disminución de cargas.
DESGASTE ABRASIVO
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DESGASTE ABRASIVO
Estudios de resistencia a la abrasión de
recubrimientos duros
Máquina de ensayos de desgaste
abrasivo de bajo esfuerzo, según
norma ASTM G-65
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DESGASTE ABRASIVO
Recubrimientos Duros resistentes al desgaste con elementos
aleantes como C, Cr, Mo, W, V
Dureza
aproximada:
64HRC
Estudios de resistencia a la abrasión derecubrimientos duros
20
DESGASTE ADHESIVO
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El desgaste adhesivo, también llamado desgaste por fricción, sepresenta entre dos superficies en contacto deslizante bajo la
acción de las cargas normales.
MOVIMIENTO
ADHESIÓNFRACTURA
(SUBSUPERFICIAL)
FN (carga normal)
DESGASTE ADHESIVO
22
Las puntas de las asperezas de las dos superficies sufren
deformación plástica y soldadura en frío (adhesión).
Al producirse el movimiento, las uniones soldadas se rompen
por cizalladura, tomando lugar la separación en el interior del
cuerpo de menor dureza. La fractura se produce en zonas subsuperficiales de uno o
ambos materiales, como se indica esquemáticamente en la figura
anterior.
Se puede producir un alto grado de transporte de materiales de
una pieza a otra, quedando fuertemente adherido en forma de
soldaduras en frío.
DESGASTE ADHESIVO
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El desgaste adhesivo puede producirse de forma rápida, dandolugar al “ gripado” de piezas móviles en sistemas mecánicos.
En presencia de elementos superficiales el comportamiento
puede quedar modificado, de forma que resulten fragilizadas las
soldaduras que se producen.
En lugar de romperse los puentes de unión entre las piezas en
movimiento alternativo, se romperán las soldaduras recién
formadas.
La aplicación de ciertos aditivos a los lubricantes, como
compuestos de cloro o de azufre, tienen como finalidad la
fragilización de las soldaduras.
DESGASTE ADHESIVO
24
Desgaste Suave: caracterizado por velocidades de desgaste
moderadas y producción de partículas de desgaste de tamaño
reducido con la apariencia de óxidos oscuros.
Desgaste Severo: se presentan velocidades de desgaste de 4 a 100
veces mayores y los desechos incluyen partículas sensiblementemas grandes, algunas de ellas con brillo metálico.
Desgaste Severo
Desgaste Suave
Desgaste Severo
Desgaste Suave
DESGASTE ADHESIVO
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La ecuación de desgaste más conocida es:
W = carga aplicada
V = velocidad
H = dureza del material mas blando en contacto
Sin embargo, es importante indicar que el fenómeno de desgaste
adhesivo es tan complejo y en el que pueden intervenir mas
variables que en algunas situaciones esta ecuación no es válida.
HV*W
DESGASTE =
DESGASTE ADHESIVO
26
DESGASTE ADHESIVOGENERALMENTE
A mayor dureza de material
menor velocidad de desgaste
(siempre que otros factores
permanezcan constantes).
Una variación importante de ladureza del material puede
provocar transición de desgaste
suave a severo.
Aumentos excesivos de dureza
eventualmente puede conducir a
una tenacidad insuficiente y a
fallas por fragilidad. (Acero A ISI 1050)
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EFECTO DE LA MICROESTRUCTURA
En relación al efecto de la microestructura, es de citar que la
American Society for Metals (ASM) sugiere el uso, para
cojinetes de deslizamiento, de las estructu ras siguientes:
Matrices blandas con partículas duras. Matrices duras con zonas de fases blandas.
Fases duras y blandas intercaladas.
DESGASTE ADHESIVO
28
EFECTO DE LA DUREZA
A mayor dureza del material menor velocidad de desgaste.
Una variación importante de la dureza del material puede provocar
transición de desgaste suave a severo.
Aumentos excesivos de dureza eventualmente puede conducir a
una tenacidad insuf iciente y a fallas por fragilidad.
DESGASTE ADHESIVO
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EFECTO DE LA RUGOSIDAD
La rugosidad también puede tener efectos contrapuestos.
Una rugosidad alta generalmente produce mucho desgaste.
Una rugosidad moderada le confiere a la superficie capacidad de
retener lubricantes.
Por otra parte, una rugosidad excesivamente baja (superficie muy
pulida) puede favorecer los fenómenos adhesivos y conducir a un
desgaste acelerado, pues no retendrá los lubricantes.
DESGASTE ADHESIVO
30
EFECTO DE LA TEMPERATURA
Generalmente el desgaste aumenta con la temperatura, debido a
incrementos en la ductilidad de las asperezas y del crecimiento
resultante de las juntas (uniones) metálicas.
Sin embargo, se han encontrado temperaturas de transición , por
encima de las cuales se producen notables reducciones en la
velocidad de desgaste. Este fenómeno ha sido asociado a la
formación de óxidos con muy buenas propiedades lubricantes.
Pero, una alta tasa de oxidación puede convertirse en un
problema de desgaste mayor.
DESGASTE ADHESIVO
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EROSIÓN
32
Se considera a la erosión como una forma de abrasión producida
por esfuerzos de contacto relativamente bajos, debidos al
impacto de partículas sobre una superficie.
Esta, a consecuencia del proceso, generalmente presenta una
apariencia brillosa granular fina, similar a la de las fracturas
frágiles. El desgaste de tipo erosivo se presenta, por ejemplo, en
equipos y líneas de bombeo para fluidos con sólidos en
suspensión, boquillas de equipos para granallado por arena
(sand-blasting), etc.
EROSIÓN
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En algunas ocasiones, un material blando puede ser mas adecuadopara resistir la erosión que un material duro. Por ejemplo, el caucho
natural ó sintético produce buenos resultados debido a su bajo
módulo elástico, lo que le permite grandes deformaciones y una
buena distribución de la carga.
La velocidad de desgaste por erosión aumenta con la velocidad de
las partículas y si los ángulos de impacto son pequeños predomina
el corte abrasivo; siendo la dureza superficial un factor crítico. Si
por el cont rario, los ángulos de impacto son grandes el desgaste es
debido princ ipalmente a deformación y fractura.
EROSIÓN
34
Parece existir una buena correlación entre la resistencia a la erosión
y el módulo de resiliencia (UR) de un metal:
donde:
E: límite elástico
E : modulo de rigidez (modulo de Young o de elasticidad)
Este parámetro representa la cantidad de energía que puede ser
absorbida por un cuerpo antes de que ocurra deformación plástica
(permanente).
EU ER
*2
2σ
=
EROSIÓN
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SOLUCIÓN A PROBLEMAS DE EROSIÓN
Modificar ángulos de ataque.
Reducir velocidades.
Escoger materiales de mejor calidad ó modificar sus superficies.
Además, puesto que la erosión se considera como una forma de
abrasión, las recomendaciones para el control del desgaste
abrasivo t ienen, en general, validez para el desgaste erosivo.
EROSIÓN
36
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
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Esta forma de deterioro se caracteriza por la pérdida de material desuperficies en contacto, bajo la acción de una carga y, un
movimiento deslizante de amplitud muy pequeña menor a 130 µm.
Es típico en rodamientos, cuando no hay giro sino vibración. En
uniones atornilladas, piezas ajustadas por calado, etc.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
38
SECUENCIA DE EVENTOS
Vibración y deslizamiento.
Desgaste adhesivo y generación de partículas.
Oxidación de las partículas, las cuales permanecen atrapadas en
pequeñas áreas de contacto.
Abrasión por las partículas oxidadas aumentando la velocidad de
desgaste y mayor producción de partículas.
Ello produce un significante daño localizado.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
-
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FRETTING CORROSIÓN: Es el término aplicado a situaciones
donde se genera una gran cantidad de óxido en polvo alrededor
de las superficies de contacto. En los componentes de acero el
óxido que se genera es de color rojo.
FRETTING FATIGA: Ocurre en situaciones donde la carga y los
ciclos son suficientes para iniciar y propagar fisuras por fatiga. Elfallo puede ser acelerado por los elementos corrosivos de
procesos de desgaste.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
40
El Fretting se combate muy bien con recubrimientos resistentes a la
corrosión (como el niquelado químico) o a través de recubrimientos
mas dúctiles como plata o indio.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
-
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41
Los factores mas importantes que influyen en el desgaste micro-
oscilatorio son:
El aumento de la amplitud del movimiento puede conducir a otros
tipos de desgaste: adhesivo (predominante).
La variación en la carga normal puede hacer variar el desgaste
micro-oscilatorio de manera impredecible.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
42
EFECTO DE LA CARGA
Disminuciones de la carga normal pueden producir aumento de
las vibraciones y esto ocasiona mayor desgaste.
Aumentos de la carga normal reducen las vibraciones, peroaumentan el área de contacto y a su vez el desgaste.
No obstante lo antes expuesto, en general se espera que un
aumento en la carga normal aumentará la velocidad en este tipo
de desgaste.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
-
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EFECTO DE LA TEMPERATURA
La temperatura también tiene un efecto diverso, aunque mas
consistente.
A temperaturas muy bajas (- 150 °C) se detecta mayor deterioro y
se observa que a medida que la temperatura aumenta hasta 0 ºC,
el desgaste micro-oscilatorio d isminuye gradualmente.
Con aumentos de temperatura hasta 50 °C, el daño superficial
disminuye apreciablemente
Por encima de 70 °C comienza de nuevo a aumentar el desgaste.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
44
EFECTO DE OTROS FACTORES SOBRE EL FRETTING
Humedades relativas entre 0 y 50 % reducen el desgaste para la
mayoría de los metales.
Por encima de 50 %, parejas acero-acero presentan aumentos en la
velocidad de desgaste, mientras que la combinación acero-cromo
se comporta de mejor manera con decrementos en las velocidades
de desgaste.
Lubricantes sólidos son la mejor opción para este tipo de
aplicación; siendo el Bisulfuro de Molibdeno (MoS2) el de mejores
resultados.
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
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EFECTO DE OTROS FACTORES SOBRE EL FRETTING
Las atmósferas inertes ó con bajas concentraciones de oxígeno
previenen la oxidación de las superficies en contacto y reducen
esta forma de desgaste.
Un buen acabado superficial es una buena opción para superficies
sometidas a deslizamientos micro-oscilatorios, pero rugosidades
muy pequeñas (menores de 0,05 µm) pueden impedir lapenetración del lubri cante y harían aumentar el “ Fretting" .
FRETTING(Desgaste micro-oscilatorio)
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
1
MODOS DE FRACTURAMODOS DE FRACTURA
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
2
Evaluación de entradaEvaluación de entrada
Pregunta 1:
Indique a que modo de fractura corresponde esta imagen
a) Fractura frágil
intergranular
b) Fractura por clivaje
c) Fractura por fatiga
d) Fractura dúctil
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
3
Evaluación de entradaEvaluación de entradaPregunta 2:
Indique a que modo de fractura corresponde esta imagen
a) Fractura frágilintergranular
b) Fractura por clivaje
c) Fractura por fatiga
d) Fractura dúctil
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
4
Evaluación de entradaEvaluación de entrada
Pregunta 3:
a) Fractura frágilintergranular
b) Fractura por clivaje
c) Fractura por fatiga
d) Fractura dúctil
Indique a que modo defractura corresponde estaimagen
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Evaluación de entradaEvaluación de entradaPregunta 4:
a) Fractura frágilintergranular
b) Fractura por clivaje
c) Fractura por fatigad) Fractura dúctil
Indique a que modo defractura corresponde estaimagen
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6
Evaluación de entradaEvaluación de entrada
Pregunta 5:
a) frágil
b) Dúctil
c) No se puededeterminar sin unanálisis microscópicode la superficie
La imagen del elementofracturado corresponde auna fractura
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Evaluación de entradaEvaluación de entradaPregunta 6:
a) A
b) B
c) C
d) D
A
B
C
D
El inicio de la fractura delelemento esta señalado enel punto:
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
8
Evaluación de entradaEvaluación de entradaPregunta 7:
a) Los esfuerzos nominales fueron elevados y el concentrador de tensiones bajo
b) Los esfuerzos nominales fueron altos yel concentrador de tensiones alto
c) Los esfuerzos nominales fueron bajos yel concentrador de tensiones alto
d) Los esfuerzos nominales fueron bajos yel concentrador de tensiones es bajo
El esquema muestra la superficie de fractura de un elementocilíndrico sometido a un sistema de carga cíclico y enpresencia de un concentrador de tensiones (entalle). Teniendoen cuenta la morfología de la superficie de fractura se puedededucir lo siguiente:
fatiga
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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a b
c
Pregunta 8:
Señale cual sería la imagen fractográfica vista a través deun microscopio electrónico de barrido (SEM)
Se tiene una superficiede fractura observadaa bajos aumentos
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
10
Pregunta 9:
a) La carga es flexión cíclica
rotativa
b) Las carga es flexión cíclicaaplicada sobre el plano A-A
c) Las carga es flexión cíclicaaplicada sobre el plano B-B
d) La carga es torsional
Teniendo en cuenta la superficie de fractura de un eje, indiquecual de las afirmaciones es la correcta:
Evaluación de entradaEvaluación de entrada
A
A
B B
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Pregunta 10:
a) Frágil por fatiga torsional
b) Frágil por carga de tracción
c) Dúctil por carga de tracción
d) Dúctil por torsión
El especímen que se muestra enla figura presenta una fractura :
Evaluación de entradaEvaluación de entrada
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
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FRACTOGRAFÍAFRACTOGRAFÍA
Ciencia y arte que trata del examen o interpretación
de las superficies de fractura con objeto de conocer
las causas por las que una determinada pieza se
rompe.
Macro-fractografía: observación y estudio de lafractura a “ojo desnudo”, con una lupa o un binocular
hasta 40 X.
Micro-fractografía: observación y estudio a travésdel microscopio óptico y electrónico de barrido. A
altos aumentos (mayores a 40 X).
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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FRACTOGRAFÍAFRACTOGRAFÍA A partir del análisis fractográfico se pueden determinar
los caracteres morfólógicos de las superficies de rotura,
que permitan establecer el mecanismo de iniciación,
forma de propagación y consumación de la rotura.
Causa de rotura
Diseño
inadecuado
Defectos de
fabricación
Mantenimiento o
reparaciones mal
ejecutadas
Sobrecargas en
servicio
Ambiente
agresivo
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Una de las partes más importantes del análisis de
falla es la identificación del tipo de fractura, la cual
esta condicionada por una serie de factores:
Tipo y condiciones de carga,
Velocidad de crecimiento de la grieta,
Apariencia micro y macroscópica de la superficie
de fractura, etc.
IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE FRACTURAIDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE FRACTURA
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Condiciones de cargaCondiciones de carga::
Fractura por sobre-carga.
Fractura por impacto
Fractura por esfuerzos
Fractura por fatiga
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Fractura por sobre-carga: Cuando una fractura se originacomo consecuencia del lento o moderado incremento de los
esfuerzos mecánicos en un componente mecánico.
Fractura por impacto: Cuando la rotura de un componentese origina por el incremento de los esfuerzos mecánicos a
velocidades muy altas.
Fractura por esfuerzos: Cuando la fractura se producecomo consecuencia de la aplicación sostenida de esfuerzos
mecánicos bajo condiciones de carga estática a lo largo de
un período de tiempo.
Fractura por fatiga: Cuando la fractura de un componentese produce por la acción de esfuerzos cíclicos.
Condiciones de carga:Condiciones de carga:
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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FRACTURA DÚCTIL (FALLA POR SOBRECARGA)FRACTURA DÚCTIL (FALLA POR SOBRECARGA)
La fractura dúctil se caracteriza por la rotura de un
componente acompañado de una apreciable deformación
plástica y de un considerable consumo de energía.
La grieta se propaga de manera estable hasta la rotura y
con una velocidad relativamente lenta (< 6 m/s).
La fractura dúctil tiene una apariencia macroscópica
fibrosa, grisásea y puede presentar una superficie planasuperficie planao una superficie inclinadasuperficie inclinada respecto a la dirección deaplicación de los esfuerzos máximos.
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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En estas fallas es evidente la
formación de un cuello o
estricción antes de la fractura. Elplano de rotura es normal a la
dirección de los esfuerzos
máximos aplicados y la última
porción de área de la fractura se
produce en forma de un pico que
se extiende hasta la superficie del
componente, siendo esta región
tanto mas pequeña cuanto mas
grande es el espesor de la pieza.
Fractura dúcti l con superficie planaFractura dúctil con superficie plana
Se produce cuando el componente esta sometido a un estado
triaxial de tensiones que corresponde a una condición de
deformación plana, como suele ocurrir en elementos de gran
espesor.
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Se produce bajo
solicitaciones de carga en
condiciones de esfuerzos
planos, que es típica de
elementos de sección
delgada o de regiones
próximas a la superficie. Este
tipo de rotura puede o no
presentar estricción y la
superficie de fractura estalocalizada formando un
ángulo de aproximadamente
45° respecto de la superficie
Fractura dúctil con superficie incl inadaFractura dúctil con superficie inclinada
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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y
x
z
centro
superficie
Estado de esfuerzos plano y deformación plana
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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La fractura dúctil se produce como consecuencia de la
nucleación y coalescencia de microcavidades (dimples) en
el interior del material. La nucleación de estas
microcavidades se producen en las discontinuidades o
micro-concentradores de tensiones como pueden ser
partículas de segundas fases, inclusiones no metálicas,
límites de granos o apilamientos de dislocaciones
MECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTILMECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTIL
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METAL POLICRISTALINO
O Ó
O
O Ó
OÓ
ÓO
O
Ó
Ó
O
O
Ó
Ó
OÓ
O
OÓ
Ó O
ÓO
ÓO
OÓ
Ó O
O
Ó
OÓ
Ó
Grano (Cristal)
Límite de grano
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d
KoF +σ=σ
Ecuación de Hall-Petch
σF esfuerzo de fluencia
σo y K son constantes del metal
“d” es el diámetro medio de los granos
METAL POLICRISTALINO
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DEFECTO PLANAR
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Inclusiones pueden
inducir la acumulación de
dislocaciones que
favorezcan la nucleación
de microcavidades
precursoras de la fractura
dúctil.
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PLANO DEDESLIZAMIENTO
LÍNEA DE
DISLOCACIÓN
DEFECTOS LINEALES: DISLOCACIÓN DE BORDE
Semiplano de átomos faltantes
Semiplano extra de átomos
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DEFECTOS LINEALES: DISLOCACIÓN DE BORDE
Si se le aplica un esfuerzo se producirá el movimiento de la dislocaciónde borde.
A esto se le llama deslizamiento, y representa la deformación plástica(permanente).
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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b
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Las microcavidades se producen en las interfases de las
inclusiones o partículas duras dispersas en la matriz.
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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MECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTILMECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTIL
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Fractura dúctil (Fractura dúcti l (dimplesdimples)) Se produce por coalescencia de microcavidades.
Nucleación de microcavidades en regiones
localizadas de deformación (partículas de fases
secundarias, inclusiones, límites de grano, y
apilamiento de dislocaciones).
Conforme crece la deformación en el material las
microcavidades crecen, coalescen y
eventualmente forman una superficie de fracturacontinua
Esta fractura exhibe una numerosa cantidad de
depresiones (tipo copas) “dimples”.
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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La superficie, observada a mas de 100X, exhibe una serie
de numerosas micro-depresiones que son el resultado de la
coalescencia de las microcavidades y que reciben el nombre
de "dimples" (hoyuelos).
.
MECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTILMECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTIL
Cara superior
Cara inferior
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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La cantidad y distribución
de los "dimples" son
consecuencia de la
cantidad de zonas
activadas para la
nucleación de
microcavidades. Cuanto
mayor es la dispersión y
cantidad de precipitados o
fases secundarias, mas
pequeños serán los
dimples que se observen
en la superficie de
fractura.
MECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTILMECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTIL precipitados
Imagen SEM
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MECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTILMECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTIL
Acero
-
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MECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTILMECANISMO DE LA FRACTURA DÚCTIL
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
38
Las fallas en servicio que ocurren como consecuencia de
fracturas completamente dúctiles son poco frecuentes, sin
embargo, cuando ello ocurre la fractura dúctil se origina
como resultado de una sobrecarga, la cual puede ser
consecuencia de diversos factores:
CAUSAS DE LAS FRACTURAS DÚCTILESCAUSAS DE LAS FRACTURAS DÚCTILES
sub-dimensionamiento delcomponente
bajas propiedades mecánicas del
material
proceso de fabricación
inadecuado
materiales defectuosos
sobre-esfuerzos mecánicos, etc.
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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La fractura frágil se
caracteriza por una rápida
propagación de la grieta
sin apreciable
deformación plástica y por
un menor consumo de
energía comparada con la
fractura dúctil.
FRACTURA FRÁGILFRACTURA FRÁGIL
Las superficies de fractura frágil tienen una apariencia
brillante, granular con poca o ninguna estricción. El plano de
fractura es perpendicular a la dirección de los máximos
esfuerzos de tracción.
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Si observamos la superficie de fractura de una probeta
cilíndrica como la que se muestra en la figura siguiente,
veremos que esta tiene una serie de "crestas" radiales
que se originan del centro de la superficie de fractura.
Estas "crestas" se mueven paralelas a la dirección de la
propagación de la fisura y se forman cuando dos grietas
adyacentes no coplanares se conectan entre sí.
FRACTURA FRÁGILFRACTURA FRÁGIL
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Una vez que el frente de las grietas alcanza la periferia de la
sección de fractura se produce un cambio en el estado
tensional pasando de un estado triaxial de tensiones (en el
centro de la pieza) a un estado de esfuerzo plano (en la
superficie). Ello provoca que en la última porción de la
fractura se observen picos debidos a ruptura por corte
aunque en mucho menor grado que en una fractura dúctil.
FRACTURA FRÁGILFRACTURA FRÁGIL
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Las "crestas" radiales observadas normalmente en una
fractura frágil permiten orientarnos en la búsqueda del origen
y de la dirección de propagación de la grieta.
FRACTURA FRÁGILFRACTURA FRÁGIL
"crestas" radiales
Origen de la grieta
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Asimismo, la extensión de esta región esta influenciada por
la temperatura al cual se produjo la fractura. Cuando la
fractura se produce a una temperatura alta (en relación a la
temperatura de transición dúctil/frágil del acero en cuestión)
la presencia de crestas radiales es mucho más evidente
mientras que a bajas temperaturas pueden llegar incluso a
estar ausentes.
FRACTURA FRÁGILFRACTURA FRÁGIL
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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La existencia de los picos
por rotura de corte en los
bordes de la superficie de
fractura orienta en la
búsqueda del origen de la
fractura. Estos picos se
presentan en la región final
de fractura, es decir en la
periferia y nunca en el
origen de la misma.
Si la fractura frágil se
produjo a baja temperatura
es probable que estos
picos no se observen.
FRACTURA FRÁGILFRACTURA FRÁGIL
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Las fallas de estructuras o componentes mecánicos mediante
fractura frágil se inician por la presencia de defectos originados
durante el proceso de fabricación o a lo largo de la operación en
servicio. Estos defectos actúan como concentradores de tensiones
y pueden ser en términos generales:
CAUSAS DE UNA FRACTURA FRÁGILCAUSAS DE UNA FRACTURA FRÁGIL
1. Entalles: discontinuidades causadas por cambios de sección,
defectos de mecanizado o daños en servicio (rayado)
2. Defectos del material: plieges, laminaciones,grandes
inclusiones no metálicas, defectos de forja, etc.
3. Segregaciones, inclusiones, microestructuras indeseables,
presencia de fases secundarias, etc.
4. Fisuras resultantes de tratamientos térmicos, presencia de
hidrógeno, debidas a corrosión
-
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Fractura FrágilLa fractura frágil se caracteriza macroscópicamente por
que:
Hay poca o ninguna deformación plástica precede a la
fractura
La fractura es generalmente lisa y perpendicular a la
superficie del componente
La fractura puede tener una apariencia granular ocristalina y es a menudo altamente reflectiva a la luz
Pueden observarse marcas “chevron” (herradura)
El crecimiento de la grieta es muy rápido
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Rotura de un rodil loRotura de un rodi llode laminaciónde laminación
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Fractura frágil por clivaje
Clivaje es una fractura de baja energía que se propaga
a lo largo de planos cristalográficos bien definidos
conocidos como planos de clivaje.
Debido a que las aleaciones de ingeniería son
policristalinas (contienen granos, subgranos,
inclusiones, dislocaciones y otras imperfecciones) la
fractura de clivaje exhibe numerosas superficies de
propagación (“ marcas de río” “marcas de plumas”,marcas de herradura “chevron”, marcas de “lengua”,
etc.).
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
50
Fractura frágil por clivaje
-
8/16/2019 Curso AFA1
72/205
26
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
51
Fractura frágil por clivajeEsta tubería fue sometida a un
ensayo de presión (0,4 sy)
mediante detonación de carga
explosiva.
La fractura inicial fue frágil pero
luego la fisura se detiene de
manera dúctil
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
52
Modos de fractura
Fractura de un eje por fatiga torsional
Se aprecia inicio de
la fisura por fatiga
Marcas chevron
Fractura final por
sobrecarga
(dúctil)
-
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27
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
53
Fractura frágil (superficie) por sobrecarga de flexión en un eje
de automóvil (AISI 1050) con temple superficial (60 HRC)
Origen de la fracturaFractura mixta (frágil-dúctil)
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Marcas de “chevron”
Resultan de un crecimiento discontinuo de superficies de
fractura por clivaje, como consecuencia de la iniciación,
crecimiento y unión de varias superficies de fractura.
El frente de propagación de la fractura chevron tiende a ser
curvado (parabólico) envolviendo una serie de fisuras quecrecen radialmente.
-
8/16/2019 Curso AFA1
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28
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
55
Marcas de “chevron”
Este tipo de fractura es observado en aceros de baja
resistencia mecánica que exhiben cierta ductilidad, pero
no se observan en materiales frágiles.
Ello se debe a que es necesario cierto nivel de
deformación plástica para la formación de líneas chevrón
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
56
Marcas de
“chevron”
-
8/16/2019 Curso AFA1
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Fractura descohesiva (intergranular) en un acero AISI 8740 debido a fragilización por hidrógeno originada
por un tratamiento indecuado de deshidrogenado después
de un cadmiado
Fractura frágil intergranular
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
58
Fractura descohesiva (intergranular) en un acero
AISI 8740 debido a fragilización por hidrógeno
originada por un tratamiento inadecuado de
deshidrogenado después de un cadmiado
Fractura frágil intergranular
-
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30
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
59
FATIGA
Iniciación de microfisuras
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
60
FATIGA
Microdeformación plástica
Iniciación de una o más microgrietas
Propagación o coalescencia de microgrietas
para formar una o mas macrogrietas
Propagación de macrogrietas
Falla final
Mecanismo de la falla por fatiga
-
8/16/2019 Curso AFA1
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31
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
61
FATIGA
Microdeformaciones provocan movimiento de
planos de deslizamiento a través de dislocaciones
Dislocaciones emergen a la superficie
Las cargas oscilantes provocan acumulación local
de escalones de dislocaciones en la superficie
aumentando la rugosidad (bandas de
deslizamiento)
Durante la deformación plástica cíclica se
produce endurecimiento o ablandamiento del
material
Microdeformación plástica
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
62
FATIGA
Aleaciones monofásicas recocidas se
endurecen, mientras que aleaciones
endurecidas en frío se ablandan.
Aleaciones con precipitados coherentes con la
matriz (Ni3 Al en aleaciones base Ni)
experimentan fuerte endurecimiento.
Otras aleaciones como Al-Cu, sufren también
endurecimiento.
Microdeformación plástica
-
8/16/2019 Curso AFA1
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Fractografía Dr. Carlos Fosca
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FATIGA
Los aceros templados se endurecen por
microdeformación cíclica
Los aceros templados y revenidos se ablandan
El ablandamiento se debe al cambio producido
en la estructura de dislocaciones con la
deformación cíclica, reduciendo la densidad de
dislocaciones.
Microdeformación plástica
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
64
FATIGA
Se originan en: bandas de deslizamiento,
límites de granos, en partículas de segunda
fase, en inclusiones o interfases matriz/fase
secundaria. Dependerá de cual ocurre masfácilmente.
La acumulación de dislocaciones que emergen
en la superficie se concentran en los
obstáculos presentes (límites de granos, fases
secundarias, películas de óxidos, etc)
acumulando una gran cantidad de energía
elástica
Iniciación de microfisuras
-
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79/205
33
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
65
FATIGA
Cuando la energía de deformación acumulada
alcance cierto valor se produce una microfisura
(fisura en la matriz, descohesión a través de
límites de grano, fisuración de una fase
secundaria, etc.)
La amplitud de deformación crítica para
provocar fisuración esta relacionado con laseveridad al entalle del material.
Iniciación de microfisuras
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
66
FATIGA
Iniciación de microfisuras
Formación de intrusiones y extrusiones en un
cristal sometido a esfuerzos alternantes.
-
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02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
67
FATIGA
Iniciación de microfisuras
El espaciamiento
entre las
estriaciones es una
medida del lento
avance de la fisura
de fatiga (por ciclo
de deformación)
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
68
FATIGA
Propagación de microfisuras
La acumulación de
dislocaciones
emergentes forman una
microfisura que se
propaga inicialmente
siguiendo la dirección
establecida por la
microdeformación
plástica (etapa I)
-
8/16/2019 Curso AFA1
81/205
35
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
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FATIGA
Propagación de microfisuras
Alcanzado un tamaño crítico esta microfisura
crece bajo la acción de los esfuerzos aplicados
moviéndose en la dirección normal a los
esfuerzos de tracción máximos (etapa II)
Esta microgrieta sigue creciendo hasta alcanzar
un tamaño macroscópico (macrogrieta) y hasta
reducir la sección efectiva que soporta losesfuerzos hasta un nivel intolerable provocando
una sobrecarga que fractura del material.
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
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Fracturas debidas a fatiga
-
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02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
71
Fracturas debida a fatiga
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
72
Fractura por fatiga torsional (fractura tipo
“peeling”) en un eje de acero AISI 1030.
Fractura por fatiga
-
8/16/2019 Curso AFA1
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02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
73
Fractura por fatiga en un eje AISI 1040 (30 HRC)
sometido flexión rotativa.
Fractura por fatiga
La fractura comenzó en
diferentes puntos de la
superficie
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
74
Fractura por fatiga flexorotativa en eje de acero AISI 1040 (30 HRC)
Fractura por fatiga
-
8/16/2019 Curso AFA1
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02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
75
Fractura por fatiga
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
76
Fractura por fatiga
Fractura por fatiga en
un eje AISI 1050 (35
HRC) sometido a
flexión rotativa, se
observan marcas
múltiples en lasuperficie lo que
indica que la fractura
se origino en diversos
puntos debido a un
fuerte concentrador
de tensiones en la
superficie.
-
8/16/2019 Curso AFA1
85/205
-
8/16/2019 Curso AFA1
86/205
40
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
79
Flexión bidireccional
Morfologías de la fractura por fatiga paradiferentes t ipos de carga
02/11/2006
Fractografía Dr. Carlos Fosca
80
Morfologías de la fractura por fatiga paradiferentes t ipos de carga
Flexión y torsión rotativa
-
8/16/2019 Curso AFA1
87/2051
Dr. Carlos Fosca
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO A ELEVADAS
TEMPERATURAS
Dr. Carlos Fosca
2
CREEP (Fluencia lenta)
Mecanismo de deterioro en eltiempo que provoca ladeformación continua de unmaterial bajo carga (esfuerzos) yexpuesto a una temperatura
elevada.Deformación asistidatérmicamente dependiente deltiempo.
Como consecuencia de estadeformación se producen en elcomponente variacionesdimensionales, distorsiones yfinalmente la ruptura del mismo.
Distorsión por creepen un álabe dealeación de Co.
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
88/2052
3
CREEP O FLUENCIA LENTA
¿Donde se puede presentar el creep?
Calderos
Turbinas a gas y de vapor
Hornos industriales
Equipos para refinación del petróleo
Craqueo catalítico
HidrocrackingReforma catalítica
Tratamiento de hidrogenación
Dr. Carlos Fosca
4
CREEP O FLUENCIA LENTA
¿Cómo se comporta un material expuesto a creep?
= 203 MPa
= 158 MPa
= 126 MPa
= 77 MPa
Acero de
baja
aleación alMo-V
Tiempo en horas
Deformación por c reep
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
89/2053
5
Curvas de CREEP
Un material sometido a un mecanismo de creepexperimenta tres etapas.
x rotura
deformación debidaa creep
tiempo de servicio
3ª Etapa2ª Etapa
1ª Etapa
Dr. Carlos Fosca
6
CREEP O FLUENCIA LENTA
¿Cómo se comporta un material expuesto a creep?
La forma de la curva creep esta determinada por una
serie de factores que actúan de manera conjunta:
Endurecimiento por deformación
Procesos de ablandamiento: restauración,
recristalización, sobre-envejecimiento por
precipitación
Mecanismos de daño: formación de microcavidades,
fisuración
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
90/2054
7Curvas esfuerzo-temperatura para una deformación total de 3% en 10 min de exposición
Curvas creepDr. Carlos Fosca
8
Curvas creep
Curvas de creep hastaruptura para el acero AISI 4340 con tresdiferentes resistenciasmecánicas
Las curvas han sidoploteadas para diferentescriterios de vida
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
91/2055
9
Curvas creep
Criterio empleado por el
código ASME paraestablecer los esfuerzospermisibles para un acerodel tipo 2 1/4%Cr -1%Mo
Dr. Carlos Fosca
10
Curvas creep para el Pb a 17°C (1 Kg/cm2 ≈ 1 MPa)
Curvas creepDr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
92/2056
11
Ensayos CreepDr. Carlos Fosca
12
Ensayos CreepDr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
93/205
-
8/16/2019 Curso AFA1
94/2058
15
Modos de fractura a elevadas temperaturas
B) Fractura por creep transgranular
Es el modo de fractura análogo a la fractura dúctil abajas temperaturas. Se produce nucleación demicrocavidades (alrededor de inclusiones ohetereogeneidades microestructurales) que luegocrecen y coalescen en forma de agujeros.
Esta asociado con altos esfuerzos en creep.
Dr. Carlos Fosca
16
Modos de fractura a elevadas temperaturas
C) Fractura por creep intergranular
Se produce a niveles de esfuerzo menores. Tieneuna apariencia microscópica de fractura frágil.
Formación de microcavidades en límites de grano.Se observa una mínima deformación a nivelmicroscópico.
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
95/2059
17
Predicción de comportamiento bajo Creep
Debido a que la mayoría de los ensayos de creep son realizadospara tiempos de hasta 1000 horas (6 semanas), resulta necesariopoder predecir a partir de ellos el comportamiento de losmateriales para tiempos más prolongados, pues para condicionesde diseño se hace necesario establecer esfuerzos admisibles entérminos de resistencia al creep para tiempos cercanos a las100000 horas (11,4 años).
Parámetros de correlación
1. Parámetro de Manson-Haferd
2. Parámetro de Larson y Miller3. Parámetro de Dorn
Dr. Carlos Fosca
18
Parámetro de Manson-Haferd (PMH)
T(°C)
Log (tr )
tc
Tc
tr = tiempo de ruptura
Tc , tc = temperatura y tiempo de convergencia para todas las curvas creep derotura elaboradas a diferentes esfuerzos
σ(MPa)
PMH
cr
c
t t
T T
loglogPMH
−
−=
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
96/20510
19
Parámetro de Larson y Miller
T(°C)
Log (tr )
tr = tiempo de ruptura
Originalmente Larson y Miller propusieron que C = 20 aunque luego se hacomprobado que este puede variar entre 17 a 23.
σ(MPa)
P
)log(Pr t C T +=
Dr. Carlos Fosca
20
Parámetro de Dorn
T(°C)
Log (tr )
tr = tiempo de ruptura
σ(MPa)
PD
)RT
Q(
r D e.tP
−
=
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
97/20511
21
Técnicas de extrapolación paramétrica
Una planta térmica esta diseñada para operar mas alláde las 100 000 horas. Entonces es necesario realizarensayos de laboratorio cuyos resultados seanextrapolables a períodos largos de tiempo.
Parámetro de Larson y Miller
Basados en la expresión de Hollomon y Jaffe para acerostemplados y revenidos se desarrolló el concepto delparámetro P, que correlaciona el efecto de la temperatura
del tiempo y de los esfuerzos sobre la vida bajo creep.
Dr. Carlos Fosca
22
Bajo condiciones de diseño un componentesometido a un esfuerzo de 50 MPa a unatemperatura de 500°C podrá operar seguramentedurante 40 años. Teniendo en cuenta que elParámetro de Larson y Miller para este acero es:
¿Cual será la reducción de vida en el componente sieste operase a 530°C?
Parámetro de Larson y Miller (P)
P = T(20 + logt)
t : horas, T : °R, °R = °F + 460, °F = 9/5(°C)+32
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
98/20512
23
Parámetro de Larson y Miller (P)
Teniendo en cuenta que 500°C = 932°F = 1392°R,reemplazamos los valores en la ecuación:
P = T(20 + logt) P = 1392(20 + log347520)
P = 35553
Empleando ahora las nuevas condiciones(T = 530°C) despejamos el nuevo valor de “t”
P = 1446 (20 + logt) = 35553
Logt = 35553/1446 -20 =4,5871
t = 38649 horas = 4,4 años
Dr. Carlos Fosca
24
Daño acumulado en Creep
Ensayos de Laboratorio: a T = cte y σ = cte.
En servicio: T = variable y σ = variable
Reglas del Daño
1. Regla de la Fracción de vida:
1t
t
ri
i =∑
ti = tiempo de operación en la condición “i”
tri= tiempo de vida hasta ruptura en la condición “i”
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
99/20513
25
Una tubo de caldero fue operado bajo 40 MPa a unatemperatura de 500°C durante 42500 h y a 530°Cdurante las siguientes 40000 h.
Se sabe que el tiempo de vida a 500°C es de350000 horas, y a 530°C es de 8000 h.
Calcular la fracción de vida consumida usando laregla de la fracción de vida.
Solución:
Daño acumulado en Creep
1tt
ri
i =∑ 62.0800004000035000042500 =+
La fraccción residual de vida será 1-0,62 = 0,38
Dr. Carlos Fosca
26
Predicción de vida a través de técnicas basadasen la medición de dureza
La resistencia de un acero de baja aleación cambia con eltiempo y la temperatura de servicio, como consecuenciade la esferoidización de los carburos.
Po, Ho
P1, H1
P2, H2
dureza
Parámetro de Larson y Miller
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
100/20514
27
Predicción de vida a través de técnicas basadasen la medición de dureza
Correlación entre la dureza
Vickers y el parámetro deLarson - Miller para diferentesaceros resistentes al creep
Dr. Carlos Fosca
28
Predicción de vida a través de técnicas basadasen la medición de dureza
Problema:
Un tubo de caldero tenía una dureza inicial de330 HV y una curva característica de ablandamiento:
H = 960 - 0,02P
donde H: dureza HV, P: parámetro de Larson y Miller
P = T(20+logt) T: °R, t: h
El mismo tubo al cabo de un tiempo en servicio de80000 horas redujo su dureza a 165 HV.
Determine la temperatura de servicio.
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
101/20515
29
Predicción de vida a través de técnicas basadasen la medición de dureza
Solución:
Tomando la dureza se despeja el valor de P:
165 = 960 - 0,02 P P = 39750
Con el valor de P y el tiempo se servicio se despejafinalmente la temperatura de operación:
39750 = T(20+log80000)
T = 1590°R = 1130 °F = 610°C
Dr. Carlos Fosca
30
Estimación de vida residual basado en técnicasmetalográficas
1. Evolución de microcavidades
Empleado en materiales o zonas frágiles de tubos decalderos, ZAC de uniones soldadas y material base
sometido a elevados esfuerzos.2. Esferoidización de carburos
3. Variación del espaciamiento de carburos
4. Análisis de carburos
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
102/20516
31
II
III
I
tiempo de exposición
A
B
C
D
fractura
Estimación de vida residual basado en técnicasmetalográficas
Evolución de microcavidades
A - observaciónB - observación y fijar
intervalos de inspecciónC - servicio limitado
hasta reparaciónD - reparación inmediata
deformación por creep
Dr. Carlos Fosca
32
cavidades aisladas cavidades orientadas
microgrietas macrogrietas
A B
C D
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
103/20517
33
Estimación de vida residual basado entécnicas metalográficas
700
600
500
400
102 104 106
AB
C
DE
F
TIEMPO (horas)
T (ºC)
A B C
D E F
Conociendo t y lamicroestructura se puedeestimar la temperatura deservicio T
Estados deesferoidización decarburos en acerosferríticos.
A esta microestructura lecorresponde un estado“P” definido por:
P = logt - 12370/T
T: K, t: horas
Dr. Carlos Fosca
34
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
24 25 26 27 28 29 30 31
P = T x [ 13,62 + log (t) ] / 1000
T en ºRt en horas
(mils)
log ( espesor de óxido)
Estimación de vida residual basadoen la medición de la capa de óxido
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
104/20518
35
Correlación entre el espesor de capa de óxido y el tiempo de exposición en vaporpara el acero 2 1/4 Cr- 1Mo para diferentes temperaturas
Dr. Carlos Fosca
-
8/16/2019 Curso AFA1
105/2051
MECANISMOS DE DAÑOVINCULADOS A LA
CORROSIÓN
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS
-
8/16/2019 Curso AFA1
106/2052
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Se ha establecido que una condición indispensable
para que exista corrosión electroquímica es que
estén presentes zonas anódicas y catódicas en elmetal o aleación. Pero, quedan algunas preguntas
por resolver:
¿Por qué existen estas zonas anódicas y catódicas
en un metal?.
¿Qué factores influyen en la creación de estas
zonas anódicas y catódicas?
¿Son estas zonas anódicas y catódicas una
característica intrínseca del material?
¿Por qué existen estas zonas anódicas ycatódicas en un metal?
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Todo metal y aleación contiene heterogeneidadesmacroscópicas y microscópicas que conllevan a la
existencia de regiones termodinámicamente másactivas que otras, produciendo la formación de
zonas anódicas y catódicas en el material.
-
8/16/2019 Curso AFA1
107/2053
¿Son estas zonas anódicas y catódicas unacaracterística intrínseca del material?
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Las heterogeneidades que dan origen a las zonasanódicas y catódicas no dependen únicamente del
material sino también de las condiciones ambientales
en las que se encuentra inmerso (gradientes de
temperatura, concentración, velocidad de fluido, etc.)
¿Qué factores influyen en la creación de estaszonas anódicas y catódicas?
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
El origen de las zonas anódicas y catódicas esta en
la presencia de las heterogeneidades.
Todos los factores que influyan en éstas también loharán directamente en la presencia de las zonas
anódicas y catódicas.
-
8/16/2019 Curso AFA1
108/2054
La existencia de zonas anódicas y catódicas en un
sistema electroquímico están directamente ligadas a la
presencia de heterogeneidades en el metal y/o en sumedio.
Entendiendo que factores influyen en la existencia de
estas heterogeneidades y conociendo los diferentestipos que pueden presentarse podremos comprender y
reconocer mejor la existencia de las zonas anódicas y
catódicas en un sistema corrosivo.
Las heterogeneidades pueden ser de diferentenaturaleza, endógenos al material o exógenos al él.
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Tipos de Heterogeneidades
• Del metal
• Del medio
• De las condiciones físicas del sistema
Teniendo en cuenta en donde se pueden presentar estas
heterogeneidades estas pueden ser clasificadas en:
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
-
8/16/2019 Curso AFA1
109/2055
1. Heterogeneidadesdel metal
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Heterogeneidades del metal
Constituyen la causa más frecuente de corrosión
electroquímica en los metales y aleaciones. En general
las heterogeneidades más importantes presentes en un
metal pueden ser agrupadas en dos grandes grupos
Micro-Heterogeneidades
Macro-Heterogeneidades
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
-
8/16/2019 Curso AFA1
110/2056
Micro-Heterogeneidades
• múltiples Fases
• Precipitados
• Segregaciones en composición química
• Límites de grano
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
• Regiones fuertemente deformadas(alta de densidad de dislocaciones)
• Partículas y contaminantes en lasuperficie del metal
• Discontinuidades en películasprotectoras
• Diferencias en acabado superficial
Macro-
Heterogeneidades
Micro-Heterogeneidades
Microestructuralmente
hablando, los metales y
aleaciones están
constituidos por una serie deheterogeneidades
microscópicas que pueden
comportarse como regiones
anódicas o catódicas
respecto a la matriz (fases,
dislocaciones, límites de
grano del metal, etc.).
Fases secundarias
(ánodo ó cátodos)
granos
Fase β(cátodo)
Fase α(ánodo)
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
-
8/16/2019 Curso AFA1
111/2057
Micro-Heterogeneidades
Acero: A SAE J429 Gr. 8 (perno)Fuente: www.hghouston.com/ x/12.html
Inclusiones no metálicas
Martensita revenida
La presencia de
inclusiones no
metálicas, por ejemplo,
representa en el acero,
micro-regiones
anódicas respecto a su
matriz.
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Por su parte la presencia de dos fases masivas
(aleaciones bifásicas) puede provocar micro-pares
galvánicos entre estas (por ejemplo los latones α+β, el
grafito y la matriz ferrítica de las fundiciones grises, etc.).
ferritagrafito Fase α Fase β
Micro-Heterogeneidades
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
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8/16/2019 Curso AFA1
112/2058
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS – LATONES C.FOSCAC.FOSCA
La presencia de fases secundarias que precipitan en lamatriz (carburos aleados Cr 23C6 en los aceros
inoxidables, CuAl2 en los duraluminios).
Cr 23C6CuAl2
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
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La macro-heterogeneidades presentes en el metal pueden
ser diferentes naturaleza:
Macro-Heterogeneidades
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Las uniones soldadas son
un ejemplo claro de macro
heterogeneidades que
elevan el riesgo de corrosión
El acabado superficial condiciona la resistencia a la
corrosión de una pieza metálica.
Macro-Heterogeneidades
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Metales con mejor
acabado superficial
experimentan una mejor
resistencia a la
corrosión
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Los defectos en recubrimientos protectores como pinturas
son macro heterogeneidades que inducen a la corrosión
Macro-Heterogeneidades
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Este defecto es muy
típico cuando la
preparación de la
superficie no ha sido
buena.
Los defectos en recubrimientos protectores como pinturas
son macro heterogeneidades que inducen a la corrosión
Macro-Heterogeneidades
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
En las latas de
conservas un defectoen la laca protectora
puede provocar
problemas de corrosión
y contaminación
intolerables en el
producto.
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2. Heterogeneidadesdel medio
También pueden existir
heterogeneidades que
estén presentes en el
medio. Una de las más
comunes es aquella
debida a las diferencias
en concentración de
oxígeno del medio en
contacto con diferentes
regiones de un metal.
Heterogeneidades en el medio
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Este es el caso por
ejemplo, de una
tubería enterrada que
atraviesa regiones con
distinta permeabilidad
al oxígeno, o
estructuras metálicas
parcialmente
sumergidas en agua.
Heterogeneidades en el medio
Tierra arenosa(rica en O2)
Tierra arcillosa(pobre en O2)
Tubería deacero
enterrada
cátodo
ánodo
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En ella las diferencias
en concentración de
especies en el medio
corrosivo provocanmacro-celdas (ánodos
y cátodos) que
producen la corrosión
acelerada del metal
expuesto.
Heterogeneidades en el medio
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ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
3. Heterogeneidadesde las condiciones
físicas
Puede también ocurrir que las condiciones físicas:
temperatura, caudal de fluido, presencias de corrientes
parásitas, puedan provocar regiones con diferentes
potenciales electroquímicos.
Heterogeneidades de las condiciones físicas
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Gradientes de temperatura
Diferencias de caudal
Corrientes parásitas
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Cuando una estructura metálica es atravesada por
corrientes eléctricas vagabundas o erráticas se
generan diferencias de potencial entre los extremos
de ingreso y salida de la corriente, lo cual provoca,
en presencia de un medio acuoso, macropilas
galvánicas (ánodos y cátodos) en la estructura
Heterogeneidades de las condiciones físicas
ORIGEN DE LAS REGIONES ANÓDICAS Y CATÓDICAS C.FOSCAC.FOSCA
Heterogeneidades de las condiciones físicas
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FIN
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MECANISMOS DE DAÑOVINCULADOS A LA
CORROSIÓN
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ASPECTOS TERMODIN ASPECTOS TERMODIN Á ÁMICOS DE LAMICOS DE LA
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