fluencia

Universidad
Carlos III de Madrid
www.uc3m.es

Tecnología de Materiales

TEMA 10: Comportamiento en servicio: FLUENCIA

• Introducción
• Curva de fluencia
• Mecanismos de fluencia
• Desarrollo de materiales resistentes a la fluencia

Dpt. Ciencia e Ing de Materiales e Ing. Química

UC3M

σ + T

1

Tema 10. Fluencia

1. Introducción

Fluencia : es una deformaciónpermanente de un material en función
del tiempo cuando está sujeto a una tensión constante.
Es un proceso activado térmicamente. La fluencia aparece de manera
significativa a altas temperaturas:
Ensayo de Fluencia
Temperaturas a las cuales los procesos de
fluencia son significativos según las
diferentes familias de materiales

F kte.

Metales :
Cerámicos :
Vidrios:
Polímeros:

T > 0.3-0.4Tf (K)
T > 0.4-0.5 Tf (K)
T>T. reblandecimiento
T > Tg

F kte.
Dpt. Ciencia e Ing de Materiales e Ing. Química

UC3M

2

Tema 10. Fluencia

CURVAS DE FLUENCIA



Velocidad
Fluencia ε s 


Fluencia primaria: La
velocidad de fluencia inicial
es muy elevada, pero
disminuye con el tiempo
cuando empieza a tomar
protagonismo el
endurecimiento por
deformación.

Dpt.Ciencia e Ing de Materiales e Ing. Química


t

Fluencia secundaria: Velocidad de
deformación cte. Se equilibra el
ablandamiento restauraciónrecristalización y el endurecimiento por
deformación. La fluencia secundaria es
estable, lenta y representa la mayor parte
de la vida de un componente.

Velocidad fluencia
estacionaria
UC3M



ε s  cte

Fluencia terciaria: aceleraciónde la velocidad de fluencia,
formación de estricción en la zona
de deformación y rotura final .
Fluencia de velocidad acelerada
asociada con la formación de
poros o microgrietas en los bordes
de grano, fisuras internas,
cavidades y huecos

3

Tema 10. Fluencia

2. Curva de fluencia: Efecto de la temperatura y tensión en la fluencia
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y TENSIÓN

W. D.Callister, Jr. “Intr. A la C. De los materiales”.Ed Reverté, 2000

Al  σ ó T :

(Si T > 0,3 – 0,4 Tf)

 Deformación instantánea ε0 
 Velocidad de fluencia estacionaria 
 Tiempo ruptura 
III
I

II

Es independiente
del tpo

La velocidad de deformación por fluencia, dε/dt, es una función de la tensión aplicada y
de la temperatura.

Dpt. Ciencia e Ing de Materiales e Ing.Química

UC3M

4

Tema 10. Fluencia

2. Curva de fluencia: Etapa II, estado estacionario

ETAPA II: Dependencia de la velocidad deformación con la tensión a T cte.


Ley de potencia


 K1 n de fluencia
t

Aleación Ni

n= exponente de fluencia (3-8)
(válido sólo para tensiones relativas altas)

Dpt. Ciencia e Ing de Materiales e Ing. Química

UC3M

5

Tema 10.Fluencia

2. Curva de fluencia: Etapa II, estado estacionario
ETAPA II: Dependencia de la velocidad deformación con la tensión y la T
Cuando se introduce la influencia de la temperatura:

 

  K2 e
Q
n  RT

+T

R=constante universal de gas (8.31 J mol-1 K-1)
Q = energía de activación por fluencia (J mol-1)
n: dpde del material

d/dt (h-1)

 (MPa)

Dpt. Ciencia e Ing deMateriales e Ing. Química

UC3M

6

Tema 10. Fluencia

3. Mecanismos de fluencia en la etapa II: ACTIVACIÓN TÉRMICA
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN FLUENCIA
Para una gran cantidad de metales, normalmente la energía de activación de fluencia es la
misma que la energía de activación para el proceso de auto-difusión, p.ej. auto-difusión.

Dpt. Ciencia e Ing de Materiales e Ing. Química

UC3M(Adapted with permission from O. D. Sherby and A. K. Miller,
J. Eng. Mater.Technol., 101 (1979) 387.)

7

Tema 10. Fluencia

3. Mecanismos de fluencia en la etapa II

  + T

Mecanismos fluencia a
escala atómica.

POR MOVIMIENTO
DE DISLOCACIONES

T>0.5Tf  las dislocaciones se
mueven bajo la acción de la σ. El
movimiento sólo está limitado por la
presencia de obstáculos...