Conceptos Fundamentales en Ciencia de Materiales: Propiedades y Comportamiento

Acero Hipereutectoide

El acero al carbono hipereutectoide presenta un exceso de fases. Se nota que es una estructura muy compacta, aunque aparecen signos a causa del enfriamiento, como son las líneas claras. Se observa precipitado de cementita en la frontera de grano.

Fluencia

La fluencia es el fallo de un metal debido a una carga estacionaria aplicada durante un período prolongado.

Bainita

La bainita es un compuesto estructural donde hay partículas de cementita alargadas en una matriz de ferrita alfa.

Comparación de Diagramas de Tensión-Deformación

Existen diferencias fundamentales entre el diagrama de ingeniería y el diagrama real en el estudio de las propiedades mecánicas de los materiales.

Diagrama de Ingeniería vs. Diagrama Real

• El diagrama de ingeniería estudia la tensión de prueba y el inicio de la tensión de rotura.
• El diagrama real, por su parte, solo estudia el fin de la tensión de rotura.
• El punto "D" (en un diagrama típico) representa el punto de inicio de la tensión de rotura, donde el material comienza a resquebrajarse.
• El diagrama de ingeniería no proporciona una tensión real; es decir, no representa la tensión que el material experimenta verdaderamente, sino que ofrece una lectura directa del esfuerzo aparente en el material.
• El diagrama real sí nos proporciona la tensión real que sufre el material.
• Por tanto, en el diagrama de ingeniería tenemos la lectura de una fuerza (o tensión nominal), y en el diagrama real, la lectura del esfuerzo real (o tensión verdadera).

Fractura Frágil

La fractura frágil es un tipo de fallo que se observa en materiales como el vidrio y el acero templado con un endurecimiento muy grande.

La fractura frágil se produce a lo largo de planos cristalográficos específicos, denominados planos de fractura, bajo una tensión normal al plano de fractura.

La mayoría de las fracturas frágiles en los metales policristalinos son transgranulares; es decir, la grieta se propaga a través de la matriz de los granos.

La fractura frágil puede ocurrir de forma intergranular si los límites de grano contienen una lámina frágil o si la región del límite de grano se ha vuelto frágil por la segregación de elementos perjudiciales.

Mecanismo de Propagación de la Fractura Frágil

Tiene lugar en tres etapas:

1. La deformación plástica concentra las dislocaciones a lo largo de planos de deslizamiento.
2. La tensión de cizallamiento se acumula en lugares donde las dislocaciones se bloquean, y como resultado, se nuclean microgrietas.
3. Una posterior tensión propaga las microgrietas, y la energía de deformación elástica almacenada puede contribuir a la propagación de las grietas.

Las bajas temperaturas y las altas velocidades de deformación favorecen la fractura frágil. Las superficies resultantes son brillantes con apariencia granular y muestran poca deformación plástica.

Temperatura de Recristalización y Pureza del Material

Mientras más puro es el material, más bajo es el valor de la temperatura de recristalización. Por ello, se añaden aleaciones en forma de solución sólida a la estructura pura para aumentar la temperatura de recristalización. Esto se debe a que, en presencia de una aleación, es más difícil mover las partículas; mientras que en una muestra pura, es más fácil mover las partículas.