Tipos de fracturas

Tipos de fractura
La rotura de un material, en las condiciones más simples, es la separación de un cuerpo en dos o más partes en respuesta a una tensión estática aplicada (es decir, constante o cambiando ligeramente con el tiempo) y a temperaturas que son relativamente bajas en comparación con la temperatura de fusión del material.

Según la capacidad del material para deformarse plásticamenteantes de romperse, las roturas se clasifican en dos grandes categorías: dúctiles y frágiles. Los materiales dúctiles exhiben normalmente una deformación plástica sustancial antes de la fractura. Por el contrario, en la rotura frágil no existe apenas deformación plástica sustancial antes de la fractura. Las curvas esfuerzo-deformación de ambos tipos de comportamiento se muestran en la figura. Laspartes resultantes después de la rotura frágil pueden juntarse de nuevo y reproducir completamente la geometría inicial de la probeta. Esto no es posible cuando la rotura es dúctil, como se aprecia en las fotografías.

La ductibilidad de un material puede cuantificarse por medio de los porcentajes de alargamiento y de reducción de área medidos tras el ensayo de tracción. La ductilidad depende dela temperatura, la velocidad de deformación y el estado de tensiones. Además, es un parámetro muy sensible a la microestructura, pudiendo variar drásticamente con sólo pequeños cambios en ésta.

La fractura se inicia siempre en defectos presentes en el material. Dichos defectos pueden ser de dimensiones y formas muy diferentes de un material a otro. Sin embargo, en todos los casos lainhomogeniedad del material induce la aparición de grietas cuya extensión provoca la rotura. La fractura dúctil viene acompañada por la existencia de mucha deformación plástica en los puntos cercanos a las grietas y la propagación de éstas a menudo es estable, es decir, se requiere aumentar la fuerza aplicada para que la fisura siga extendiéndose sin detenerse. Por el contrario, en el caso de fracturafrágil, en general, la grieta se propaga con muy poca deformación plástica, y una vez se inicia su propagación, el material es incapaz de frenarla, de manera que se produce una rotura inestable, también denominada catastrófica. Este último adjetivo proviene del hecho que la rotura se suele producir sin ningún indicio de que vaya a tener lugar, y si esto ocurre en un componente crítico de una estructura,puede tener graves consecuencias.

Fig. 1.3 Curvas esquemáticas esfuerzo-deformación para materiales que muestran comportamiento dúctil o frágil, acompañadas por las respectivas superficies de fractura de probetas rotas en tracción uniaxial.

Puesto que la mayoría de los metales tienen un comportamiento dúctil, éstos suelen ofrecer una mayor resistencia a la propagación de fisuras que losmateriales frágiles, como las cerámicas.

Fractura dúctil
La figura muestra esquemáticamente tres perfiles macroscópicos característicos de fracturas dúctiles por tensión uniaxial. En monocristales de metales con estructura cristalina hexagonal, se produce deslizamiento en planos basales hasta la separación del cristal por cizalladura (Fig. 1.4a). la configuración mostrada en la figura 1.4b seencuentra en metales muy blandos, tales como oro y plomo a temperatura ambiente, y en otros metales, polímeros y vidrios inorgánicos a temperaturas elevadas. En estas situaciones los materiales se comportan de manera muy dúctil y rompen cuando la estricción se reduce prácticamente a un punto, presentando una fuerte reducción de área. Pero el tipo más común de perfil de fractura a tracción en losmateriales dúctiles es el representado en la figura 1.4c, en la cual la fractura es precedida por sólo una cantidad moderada de estricción.

Fig. 1.4 Tipos de fracturas observadas en metales dúctiles
a) Cizalladura en monocristales b) Totalmente dúctil en policristales c) Relativamente dúctil en policristales


Fractura frágil
La fractura frágil ocurre sin deformación plástica...