Fatiga de Materiales: Análisis, Factores y Nucleación

Fallo por Fatiga y Parámetros de Ensayo

El fallo por fatiga es un proceso progresivo que se inicia con la formación de una grieta, la cual se propaga gradualmente con cada ciclo de carga. Inicialmente, la propagación ocurre en bandas y luego por planos, hasta que finalmente se produce la rotura final. Este proceso se acelera una vez que la grieta alcanza un tamaño crítico. Los parámetros clave en los ensayos de fatiga son la resistencia a la fatiga y la vida a la fatiga.

Representación de Resultados y Límite de Fatiga

Los resultados de los ensayos de fatiga se representan en diagramas S-N, donde se muestra la relación entre la amplitud de la tensión y la vida a la fatiga. El límite de fatiga es el valor máximo de tensión fluctuante que no causa rotura en un número infinito de ciclos.

Factores que Afectan la Vida a la Fatiga

• Tensión media: La vida a la fatiga depende de la amplitud de la tensión, como se muestra en los diagramas S-N.
• Efectos superficiales: La mayoría de las grietas por fatiga se originan en la superficie, especialmente en concentradores de tensión.
• Factores de diseño: El diseño de un componente, incluyendo entallas o discontinuidades geométricas, puede influir significativamente en sus características de fatiga.
• Tratamientos superficiales: Las marcas y rayaduras producidas durante el mecanizado pueden limitar la vida a la fatiga.
• Endurecimiento superficial: Esta técnica aumenta la dureza superficial y la vida a la fatiga de los aceros aleados.

Nucleación Homogénea y Heterogénea

Nucleación Homogénea

En la nucleación homogénea, el núcleo de la nueva fase se forma uniformemente en toda la fase original. Un ejemplo es la solidificación de un material puro, donde el núcleo de la fase sólida se forma en el interior del líquido con una disposición de empaquetamiento similar a la de la fase sólida.

Nucleación Heterogénea

En la nucleación heterogénea, el núcleo de la nueva fase se forma preferentemente en heterogeneidades, como paredes del recipiente, impurezas, límites de grano o dislocaciones.

Diferencias entre Nucleación Homogénea y Heterogénea

La principal diferencia radica en el lugar de formación del núcleo de la nueva fase. En la nucleación homogénea, el núcleo se forma en cualquier lugar de la fase original, mientras que en la heterogénea, se forma en puntos específicos con heterogeneidades.