Ductil y Fragil

 

FRANCISCO CARPIO JIMÉNEZ

 

1.

Introducción.

2.

Tipos de fracturas.

3. 4.

Fractura frágil. Fractura dúctil.

5.

Preferencia en ingeniería.

6.

Mecanismo de fractura. 1. Mecanismo de fractura frágil. 2. Mecanismo de fractura dúctil.

7.

Ejemplos de accidentes. a ccidentes.

8.

Bibliografía. 2

 



¿QUÉ ES LA FRACTURA? La fractura es la separación de un sólido bajo tensión en dos o más piezas. La tensión aplicada puede ser de tracción, compresión, cizalladura o torsión.

3

 

En los materiales de ingeniería, existen dos tipos de fractura: dúctil y frágil. La clasificación está basada en la capacidad del material para experimentar deformación plástica.

En la rotura frágil existe normalmente poca o ninguna deformación plástica con poca absorción de energía en el proceso de rotura.

Los materiales dúctiles exhiben normalmente deformación plástica substancial con muy alta absorción de energía antes de la fractura.

4

 

Las grietas pueden extenderse de forma muy rápida, con muy poca deformación plástica. Tales grietas se denominan inestables, y la propagación de la grieta, una vez iniciada, continúa espontáneamente espontáneamente sin un aumento en la tensión aplicada.

5

 

Se caracteriza por la existencia de mucha deformación plástica plástica para el avance de la grieta. El proceso tiene lugar lentamente a medida que la grieta se extiende. Una grieta de este tipo se suele decir que es estable. Es decir, resiste a su extensión a menos que se aumente la tensión aplicada. Además, hay evidencia de deformación deformació n plástica apreciable en las superficies de fractura (por ejemplo, retorcimiento y desgarre).

6

 

La fractura dúctil es siempre preferida por dos razones: 1.

La fractura frágil ocurre de forma súbita y catastrófica sin ningún síntoma de previo debido a la propagaci propagación ón rápida y espontánea de la grieta.

2.

Para producir fractura dúctil se requiere más energía de deformación ya que los materiales dúctiles generalmente son más tenaces.

7

 

8

 



¿CÚANDO OCURRE? Esta fractura ocurre después de una intensa o moderada deformación plástica, con alta absorción de energía antes de la fractura.



ESTRUCTURA FAVORABLE: Muchos de los metales con estructura FCC presenta fractura dúctil, debido a un gran número de sistemas de deslizamiento y a la movilidad dislocaciones.



FORMA: La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada.

9

 





Se caracteriza porque va precedida de una apreciable deformación deformación plás plástica. tica. La superficie de fractura tiene una textura fibrosa o rugosa, coloración opaca. Es propia de materiales que tiene una estructuraa cristalina FCC o una BCC (a elevada estructur temperatura ambiente). con respecto a la temperatura

10

 



Aparece un cuello de estricción sometido a esfuerzo de tracción.



La parte plana corresponde a la grieta interna. Aparece la form formaa copa cono, que está motivada por tensiones de corte.

11

 

En estructuras cilíndricas hay 3 tipos de rotura en función de su morfología : 1. Rotura Rotura fo forma rma Copa - Cono: La fractura provoca que la pieza tenga una parte convexa y la otra cóncava. 2. Rotura forma media Copa-Cono: Se produce un labio cortante o de salida. 3. Rotura forma de Bisel: La rotura produce un ángulo de 45º respecto a la máxima tensión aplicada.

12

 

La fractura dúctil es el resultado de tres procesos distintos: 1. Nucleación de microvacíos durante durante la deformación plástica. 2. Crecimiento de estos microvacíos. 3. Coalescencia de los mismos para producir superficies libres

(fisuras) y rotura final.

13

 

La fractura dúctil es el resultado de tres procesos distintos: 1. Nucleación de microvacíos durante durante la deformación plástica. 2. Crecimiento de estos microvacíos. 3. Coalescencia de los mismos para producir superficies libres

(fisuras) y rotura final.

14

 

1. Nucleación de microv microvacíos acíos (Cavidades): Se inician por descohesión y fluencia del material alrededor de inclusiones, partículas de segunda fase o cualquier discontinuidad que produzca una concentración de tensiones y aumento del flujo plástico.

15

 

La fractura dúctil es el resultado de tres procesos distintos: 1. Nucleación de microvacíos durante durante la deformación plástica. 2. Crecimiento de estos microvacíos. 3. Coalescencia de los mismos para producir superficies libres

(fisuras) y rotura final.

16

 

2. Crecimiento y coalescencia de microvacíos (cavidades): A medida que avanza el proceso de deformación deformació n las microcavidades existentes existentes crecen bajo las condiciones de tensión en el extremo de la fisura, hasta situarse muy próximas unas de otras. Finalmente las paredes o ligamentos que las separan se rompen, resultando resultand o una superficie de fractura caracterizada por depresiones semiesféricas o semielipsoidales semielipsoidales que se o denominarán simplemente "cavidades" "dimples“.

17

 

La fractura dúctil es el resultado de tres procesos distintos: 1. Nucleación de microvacíos durante durante la deformación plástica. 2. Crecimiento de estos microvacíos. 3. Coalescencia de los mismos para producir superficies libres

(fisuras) y rotura final.

18

 

Una vez formada internamente la totalidad de la grieta, enuna loszona extremos encuentra de cizallamiento cizallamien to a 30-40º con el eje de esfuerzos. En el interior de esta zona tenemos una capa que Rogers denominó capa de oquedades, y en ella las oquedades crecen, se unen con las próximas y finalmente rompe.

19

19  

¿CUÁNDO OCURRE? Esta fractura ocurre con una baja absorción de energía antes de la fractura. ¿CÓMO SE PRODUCE? Su propagación una vez comenzada, continuara espontáneamente sin un incremento en las tensiones aplicadas.

20  

¿POR QUÉ ES TAN IMPORTANTE CONOCER DE SU POSIBILIDAD DE SUCESO? La no presencia de deformación en el material hace que la fractura ocurra repentina y catastróficamente sin ninguna advertencia, consecuencia de lo espontánea y rápida propagación propagació n de la fisura, siendo imposible tomar medidas de prevención. ESTRUCTURA FAVORABLE: Estructura cristalina hexagonal compacta HCP o una BCC (a bajas temperaturas con respecto a la temperatura ambiente).

21  

Ocurre sin una notable deformación plástica, por propagación rápida de una grieta. La superficie de fractura tiene una textura granular o facetada, coloración brillante. Es propia de mater materiales iales que tiene una estructura cristalina cristalina HCP o una BCC (a bajas temperaturas con respecto a la temperatura ambiente).

22  

La superficie de fractura presenta marcas radiales (patrón de Chevron) en forma de V.

Otras superficies de fractura frágiles contienen contienen líneas ó crestas que irradian desde el origen de la grieta en una forma similar a un abanico.

23  

A. Clivaje: El clivaje es un mecanismo de fractura rápida, de baja energía, que se produce por la separación de planos cristalog cristalográficos ráficos bien definidos, característic característicos os de la estructura. Por ejemplo, en la mayoría de los metales cúbicos de cuerpo centrado (BCC), los planos de clivaje son de la familia {lOO}.

24  

A. Clivaje: Las condiciones necesarias para que ocurra el clivaje dependen del material particular y del tipo de carga a la que está sometido. En general el clivaje puede ocurrir bajo las condiciones siguientes: Altas tensiones triaxiales Altas velocidades de deformación Bajas temperaturas. •

•

•

25  

Ríos de Clivaje Una rotura por clivaje avanza por medio de la propagación simultánea de fisuras sobre planos paralelos entre sí, correspondientes a una misma familia cristalográfica. cristalográfic a. Cuando estas fisuras se superponen o se aproximan suficientemente, se unen a través de un escalón.

26  

Ríos de Clivaje Avance de una rotura por clivaje. c livaje. La fisura se propaga en un grano dado sobre distintos planos de una misma familia cristalográfica.. Cuando estas fisuras cristalográfica parciales se superponen, se produce un escalón. Distintos escalones se van uniendo luego y dan origen así a los ríos de clivaje.

27  

B. Cuasi Clivaje La fractura en estos casos se va produciendo por delante del frente de la fisura principal. A medida que aumenta la tensión las facetas producidas se van uniendo por procesos de desgarramiento y coalescencia de microcavidades. En cambio, en las fisuras por clivaje, no se observan bordes de desgarramiento entre los ríos de clivaje.

28  

C. Fractura Intergranular:

Se presenta como una superficie brillante, pero con un brillo menor que la fractura por clivaje. La fragilización intergranular de un metal puede ocurrir como resultado de un conjunto de procesos que afectan directamente el límite de grano y que convierte a estas zonas en la zona más débil de toda la estructura cristali cristalina. na.

Fractura mostrando el fallo preferencial preferencial a lo largo de los bordes de grano.

29  

30  

31  

•

•

•

J.L. Arana, J.J. González, Mecánica de la fractura , Universidad País Vasco https://es.slideshare.n https:// es.slideshare.net/jekada/fr et/jekada/fractura-fragil actura-fragil-mecanica-de-ma -mecanica-de-materiales teriales M. Apohorski, R.J. Acuña (1988), Aplicaciones al al análisis de fallas fallas, República Argentina, Buenos aires



https://es.scribd.com/ https:// es.scribd.com/document/2687 document/268791241/FRACTURA-DUCTI 91241/FRACTURA-DUCTILL



https://www.monografias.com/trabajos46/fracturas-mecanicas/fracturas-mecanicas.shtml