Caracterización mecánica acero FV535

Resumen

Debido a las altas temperaturas que deben soportar las turbinas de los motores de avión (cercanas a los 1500ºK en turbinas de bajas presiones) las carcasas que recubren dichas turbinas deben soportar temperaturas cercanas a los 700ºC.
En el presente proyecto se ha realizado la caracterización mecánica a diferentes temperaturas del acero inoxidable martensítico con el objetivo deconocer las propiedades mecánicas de este acero a temperatura ambiente y a temperaturas más elevadas (hasta 600ºC). La aleación estudiada para este proyecto ha sido el acero FV-535.
Dicha aleación ha sido cortada con distintas orientaciones para realizar un estudio de sus propiedades a cualquier ángulo de incidencia, consiguiendo conocer las propiedades mecánicas no solo a distintas temperaturassino también a distintos grados de orientación.
Por último, dado que no siempre es posible un estudio mecánico con ensayos experimentales, se ha desarrollado un modelo teórico de rotura (Modelo de Johnson-Cook), mediante el cual se realiza una aproximación bastante precisa de los resultados obtenidos experimentalmente en la zona plástica del material.
Para la caracterización mecánica de estematerial se ha llevado a cabo una serie de ensayos experimentales mediante el uso de un banco de ensayos con la barra Hopkinson, con cambios de temperatura variando desde la temperatura ambiente hasta 200ºC, 300ºC, 400ºC, 500ºC y 600ºC.
Dichos ensayos fueron llevados a cabo con probetas longitudinales (orientación de 0º) y probetas transversales (orientación 90º), y mediante el modelo deJohnson-Cook, se puede desarrollar una nueva constante mediante la cual se obtienen las propiedades mecánicas a cualquier grado de orientación.




Abstract

Due to the high temperatures that must withstand aircraft engines turbines (close to 1500°K in low pressure turbines) casings covering such turbines must withstand temperatures close to the 700°C.
In this project has been realized the mechanicalcharacterization at different temperatures of the martensitic stainless steel in order to know the mechanical properties of this steel at room temperature and at higher temperatures (up to 600°C). Alloy designed for this project has been the FV-535 steel.
This alloy has been cut with different orientations for a study of their properties at any angle of incidence, getting to know the mechanicalproperties not only at different temperatures but also to varying degrees of orientation.
Finally, given that it is not always possible to a mechanical study of experimental trials, has developed a theoretical model of break (Johnson-Cook model), which a fairly accurate approximation of the results is obtained experimentally in the plastic zone of the material.
For the mechanicalcharacterization of this material has been conducted a series of experimental tests using a test bench with the Hopkinson bar, with changes in temperature ranging from ambient temperature up to 200°C, 300°C, 400°C, 500°C and 600°C.
Such trials were carried out with longitudinal specimens (0° orientation) and transverse specimens (90° orientation), and using the Johnson-Cook model, you can develop a newconstant by which obtained the mechanical to any degree of orientation properties.



Contenidos

1. Introducción y objetivos. 4
1. Introducción. 4
2. Objetivos. 8
2. Estado del arte. 9
1. Introducción aceros inoxidables. 9
1.1. Generalidades. 9
1.1.1. Aceros inoxidables ferríticos. 9
1.1.2. Aceros inoxidables austeníticos. 10
1.2. Aceros inoxidables martensíticos 10
1.2.1. Proceso detemplado. 11
2. Técnicas experimentales aplicadas sobre el acero FV535. 13
2.1. Introducción. 13
2.2. Ensayos a baja velocidad de deformación. 13
2.3. Ensayos a muy alta velocidad de deformación. 14
2.4. Altas velocidades de deformación. 15
3. Modelos de caracterización y rotura. 16
3.1. Modelo de Zeirilli-Armstrong 16
3.2. Modelo de Johnson-Cook 16
3. Técnicas experimentales y modelos del...