Propiedades Mecánicas y Microestructura de los Materiales Metálicos

Diferencia entre fractura dúctil y fractura frágil

Fractura dúctil

• Existe una importante deformación plástica antes de romper.
• Absorbe gran cantidad de energía.
• La superficie de fractura presenta un aspecto fibroso o con hoyuelos.

Fractura frágil

• Apenas existe deformación plástica.
• La rotura es prácticamente instantánea.
• Absorbe poca energía.
• La superficie de fractura suele ser plana y brillante.

Rotura por fatiga

Con la rotura por fatiga observamos que se puede producir a un nivel de tensión considerablemente inferior al límite elástico o a la resistencia a tracción para una carga estática; por tanto, se produce aunque en el ensayo de tracción se haya considerado como un material dúctil.

Diagramas de equilibrio

Los diagramas de fase son básicamente diagramas termodinámicos. Para avanzar en el estudio de las microestructuras formadas debemos recurrir a diagramas que tengan en cuenta la variable temporal (diagramas de enfriamiento isotermo, diagramas de transformación por enfriamiento continuo).

Evolución de la composición del líquido y sólido

A medida que bajamos de temperatura, el líquido se va enriqueciendo del componente de menor punto de fusión y la parte sólida del componente de mayor punto de fusión.

Influencia de la microestructura en las propiedades mecánicas

La composición no es el único factor relevante; el desarrollo de las distintas microestructuras tiene mucho que decir acerca del comportamiento mecánico de los materiales.

Tamaño de grano óptimo

Aunque una temperatura más baja facilita el fenómeno de nucleación, esa misma bajada de temperatura puede actuar como freno de la difusión atómica, dificultando así el crecimiento.

Aceros inoxidables ferríticos y austeníticos

Los aceros martensíticos pueden endurecerse por temple, pasando de austenita a martensita, mientras que los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos se hacen más resistentes por deformación en frío, ya que no son susceptibles al temple.

El proceso de temple

Durante la transformación martensítica se produce un cambio estructural con una expansión de la estructura y conlleva, por tanto, un aumento de las tensiones internas.

Microestructura del acero y revenido

Si se aumenta el tiempo o la temperatura del revenido, la difusión del carbono se ve incrementada y, por tanto, crecen las partículas de cementita.

Contenido de carbono en un acero

Si aumentamos mucho la cantidad de carbono, pasaríamos de tener un acero al carbono a una fundición (3,0 al 4,5 % de C), y algunas de estas fundiciones son muy frágiles.

Fundición blanca

En fundiciones de hierro con bajos contenidos de silicio (menor del 0,1 %) y con velocidades de enfriamiento elevadas, la mayoría del carbono aparece en forma de cementita en lugar de grafito. La superficie toma un aspecto blanquecino; de ahí su denominación de fundición blanca.