CARACTERIZACION MICROSCOPICA DE LA FRACTURA DÚCTIL.

La fractura dúctil es el resultado de tres procesos distintos:

Nucleación de microvacios durante la deformación plástica.

Crecimiento de estos microvacios.

Coalescencia de los mismos para producir superficies libres (fisuras) y la rotura

final.

Estos procesos pueden ocurrir simultáneamente, es decir que mientras ciertos

microvacios crecen y terminan coalesciendo, se están nucleando nuevos microvacios

que van alimentando el proceso de rotura.

NUCLEACION DE MICROVACIOS (CAVIDADES)

Tiene lugar en inclusiones no metálicos o partículas de segunda fase (carburos) la

nucleación se ve favorecida si las partículas son frágiles, grandes, alargados, o si existe

una baja resistencia de la intercara matriz- partícula

Es decir separación de la intercara matriz- partícula (descohesión o adherencia débil

de la partícula). Se dice partícula frágil, cuando es menos deformable que la matriz. La

rotura de la partícula es favorecida por una fuerte adherencia entre partícula y matriz.

Las partículas pueden alcanzar los siguientes tamaños:

Partículas grandes (1-20um)

Partículas intermedias (0.05 – 0.5 um)

Partículas pequeñas (5-50 )Nm

No todas las partículas o inclusiones presentes en el material van a nuclear

microvacios, sino solo parte de ellas. La nucleación puede ser una etapa crítica o el

material se puede romper apenas iniciada la nucleación. En aquellos materiales cuyas

partículas están fuertemente adheridas a la matriz. Las características de la fractura

están controladas por las etapas de crecimiento y coalescencia de los microvacios

(cavidades).

CRECIMIENTO Y COALESCENCIA DE MICROVACÍOS (CAVIDADES)

En este caso para que el material rompa las cavidades deben alcanzar un tamaño

crítico en relación con el espaciado y aparecer después de una inestabilidad plástica

entre ellas que conlleve al desgarro final.

El crecimiento de microvacios es el aumento del tamaño de los microvacios, producido

por una fuerte deformación plástica. Se estima que la mayor parte dela energía

consumida en el proceso de fractura dúctil corresponde a la etapa de crecimiento de

microvacios.

MECANISMO DE FORMACIÓN DE LOS "DIMPLES".

Como se mencionó anteriormente, la fractura dúctil es precedida por una extensiva

deformación plástica, además de estar relacionada con su capacidad de absorber

energía durante el proceso de fractura por el mecanismo de deslizamiento de

dislocaciones. Este tipo de fractura es típica de materiales con una estructura cristalina

Cúbica Centrada en la Cara (FCC). La deformación plástica puede variar con cada

microestructura y estado de tensiones, sin embargo, en todos los casos presenta una

superficie de fractura fácilmente reconocible mediante microscopía electrónica de

barrido. Ópticamente, este tipo de fracturas se caracteriza por tener una superficie

más bien opaca, y al ser observada a mayores aumentos, como en un microscopio

electrónico, se caracteriza por pequeñas depresiones o cavidades llamadas "dimples"

El tamaño y forma de los "dimples" depende de las inclusiones, cuando ellas son

elongadas conducen a la formación de concavidades en forma de canales. En

materiales que han sido laminados, tales como láminas, planchas, etc.; los dimples

pueden estar orientados en la dirección de laminación. La observación de los dimples

es muy útil para estudiar las fracturas, ya que la forma de ellos es muy sensible a la

dirección del esfuerzo que los formó.

Asimismo, es necesario definir los diferentes modos de fractura. En este sentido,

existen tres modos básicos de desplazamiento de las caras de una fisura cuando es

sometida a tensiones, tal como se muestra esquemáticamente en la figura

Influencia de la dirección del esfuerzo principal en la orientación de los dimples

FOTOMICROGRAFIAS

Dimples producidos por una fractura de cizalle en un acero AISI 1040

Fractura de un acero al carbono AISI 1040 en que se puede ver coalescencia de micro-huecos

Microestructura de una fundición gris de grafito esferoidal austemperizada ADI ensayada por impacto a temperatura ambiente

Esta fotomicrografía corresponde a una falla típica dúctil. En este caso se trata de un detalle de una barra de acero en donde se aprecian micro hoyuelos ovalados.