Materiales de la construcccion

Transición dúctil-frágil, Ensayo de choque

Transición dúctil frágil
1. Introducción
Durante la segunda guerra mundial despertó mucho interés la fractura frágil de los barcos
soldados. Algunos de estos barcos se rompieron completamente durante los meses de invierno
y más veces se producían con mar fuerte y otras cuando los barcos estaban anclados en los
muelles. Estos desastres llamaronla atención pues los aceros de los barcos, que normalmente
son dúctiles, pueden convertirse en frágiles bajo determinadas condiciones. Las roturas
frágiles ocurrieron a temperatura de alrededor de 4°C y cada grieta que ocasionó la fractura se
produjo en algún punto de concentración de tensiones, probablemente en bordes agudos o en
un defecto de fabricación, el cual se propagó alrededor de todoel casco de los barcos,
partiendose en dos. Si bien el estudio de este problema se intensificó a causa de las roturas de
los barcos, se han comunicado casos de rotura frágil de depósitos, recipientes a presión,
tuberías y puentes desde el año 1886.
Se denomina transición dúctil-frágil al cambio de comportamiento dúctil a frágil que puede
experimentar un material bajo determinadascircunstancias. La mayoría de las cerámicas y
polímeros experimentan una transición dúctil-frágil. Para los materiales cerámicos, la
transición ocurre sólo a temperaturas elevadas, generalmente por encima de 1000°C.
Por otra parte, no todas las aleaciones metálicas presentan este tipo de comportamiento.
Aquellos que tienen estructura cristalina FCC (aleaciones de aluminio y cobre) permanecen
dúctiles atemperaturas extremadamente bajas, sin embargo, las aleaciones BCC y HC
experimentan esta transición. Para estos materiales la temperatura es sensible tanto a su
composición como a la microestructura de la aleación.

2. Variables que involucran la transición dúctil – frágil
El concepto de ductilidad está dado por la deformación que experimenta un material antes de
romperse, así puede decirseque el mismo tiene un comportamiento dúctil, semidúctil o frágil
(figura 1). De acuerdo a este concepto, es más correcto decir que un material tiene un
comportamiento dúctil o frágil bajo determinadas condiciones, a que el mismo es dúctil o
frágil.

Conocimiento de Materiales – Materiales Industriales

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Transición dúctil-frágil, Ensayo de choque

Este comportamiento a tensionessuperiores a

Frágil

σ

la de fluencia del material, depende de tres
Semidúctil

variables:
Dúctil

a) Triaxialidad. La tensión de fluencia (σf)
aumenta con la triaxialidad, mientras que
la

tensión

de

rotura

(σR)

no

es

sensiblemente afectada.
ε

b) Temperatura. La tensión de fluencia
disminuye con el incremento de la

Figura 1: Descripción esquemática dedistintos
tipos de materiales

temperatura y la tensión de rotura sólo
disminuye en pequeña proporción.

c) Velocidad de aplicación de la carga. La tensión de fluencia se incrementa con el aumento
de la velocidad de deformación y la tensión de rotura no se modifica sensiblemente.

2.1. Triaxialidad
Se define como la distribución de las tensiones en todas las direcciones, verificándose que
σ1≠ 0, σ2 ≠ 0; σ3 ≠ 0. Esta distribución espacial de tensiones se presenta en el ensayo de
tracción del acero, cuando se analiza la rotura en el centro de la estricción; la misma es frágil.
La triaxialidad obstaculiza la fluencia, pues en el material se restringe parcial o totalmente el
libre desplazamiento de los planos de máxima densidad atómica provocando una fragilización
del mismo.
Lapresencia de un estado triaxial de tensiones en la pieza la fragiliza; cuando mayor es la
tensión resultante de este estado, más probable será la rotura frágil. En un ensayo la
triaxialidad se fija por una entalla normalizada, efectuada en la probeta, la cual siendo de
forma adecuada permite controlar esta variable.

2.2. Velocidad de aplicación de la carga
La velocidad de aplicación de la...