industrial

Capítulo VI
Análisis de Fracturas

El análisis de las diferentes formas en las que un material puede fallar, se ha
convertido en uno de los aspectos más importantes a evaluar. La investigación en el
comportamiento que tienen los materiales bajo diferentes condiciones de trabajo, ha tenido
como consecuencia el desarrollo en diferentes áreas para tratar de resolver este problema.

El tipode falla que presenta cualquier material esta totalmente relacionada con el
origen del mismo, la falla originada por una fractura es uno de los problemas principales
entre los materiales metálicos. Una fractura se puede definir como la separación de un
sólido que es sometido a un esfuerzo en dos o más partes.

En general, las fracturas que sufren los materiales se pueden clasificar en dostipos
[4]:

a) Fractura Dúctil
b) Fractura Frágil.

En algunas ocasiones ambas fracturas pueden ocurrir en el mismo material, pero por
lo general las fracturas son totalmente dúctiles ó totalmente frágiles.

Una fractura dúctil ocurre después de que un material es sometido ha una
deformación plástica excesiva, esto quiere decir que este tipo de fractura aparece en
aquellos materiales quetienen una zona de deformación plástica considerable. Este
tipo de fractura se puede reconocer por las siguientes características [ 4 ]:

1) Formación de cuello de botella en el área fracturada.
2) Deformación plástica permanente.
3) Elongación del material.
4) Reducción del área transversal.

Otra consideración importante es que la carga máxima y la carga de de fractura no
es la misma,esto se debe a que el material se deforma plásticamente alcanza su carga
máxima y después empieza a ceder hasta el punto de fracturarse. Se ha comprobado que
una de las principales causas que ocasionan que se origine este tipo de fractura son las
impurezas del material y las inclusiones que este pueda tener (carburos, óxidos, etc.).

Un ejemplo muy común de este tipo de fractura puedeobservarse en una prueba de
tensión realizada a una aleación de aluminio. La formación de la fractura puede definirse en
tres pasos [ 6 ]:

1.- Formación del cuello de botella y concentración de esfuerzos en la parte
central de la probeta (a y b).

2.- Los esfuerzos provocan que el material empiece a fracturarse y al mismo
tiempo la fractura empieza a propagarse (c).

3.- La fractura llega a lasuperficie y aparece de forma total provocando la
falla de la probeta.

A continuación se muestran de manera gráfica estos pasos [ 6 ]:

Figura 6.1 Fases de una Fractura.

Una fractura frágil es aquella que ocurre antes o durante el momento en el que se
presenta una deformación plástica. Este tipo de fractura se presenta principalmente en
aquellos materiales no cristalinos, en presenciade temperaturas muy bajas (cuando las
temperaturas son muy bajas no existe ningún movimiento atómico, esto evita que se
presente una deformación plástica) y en la aplicación de esfuerzos muy elevados.

La forma en la que se presenta una fractura frágil se puede definir en dos pasos [ 4 ]:

1.- Inicio de la fractura a nivel intragranular.
2.- Propagación de la fractura.

Para iniciar unafractura a nivel intragranular, es necesario desarrollar un esfuerzo
normal en un área determinada de un par de planos cristalinos, este esfuerzo debe ser
mayor a la resistencia de adhesión de los planos. Diferentes teorías muestran que el
esfuerzo que se requiere es mayor a 106 psi en el caso de que no se presenta ninguna
concentración de esfuerzos en el material. En algunos casos esteesfuerzo se puede generar
mediante la presencia de una deformación plástica.

Existen dos condiciones para que el esfuerzo intragranular aparezca por medio de
una deformación plástica [ 4 ]:

a) Las dislocaciones provocadas por la deformación deben de interactuar
entre si para generar largas concentraciones de esfuerzos.

b) El material no debe de aumentar su resistencia a los esfuerzos a...