En el fascinante mundo de la metalurgia, es común encontrarnos con diferentes tipos de fracturas en los metales. Estas fracturas pueden variar en forma, tamaño y causas, y conocerlas es fundamental para comprender el comportamiento de los materiales utilizados en diversas industrias. En este artículo exploraremos los distintos tipos de fracturas que pueden presentarse en los metales y cómo son diagnosticadas. ¡Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de las fracturas metálicas!
En ciencia de materiales, la fractura es la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo la acción de una tensión. Se puede suponer que el proceso de fractura consta de dos componentes: inicio de grieta y propagación de grieta. Analicemos la fractura con más detalle y enumeremos los diferentes tipos de fracturas en metales.
Tipos de fracturas en metales según el alargamiento a la rotura
Como se mencionó anteriormente, la fractura es la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo la acción de una tensión. Las fracturas se pueden clasificar en función de varias características. En primer lugar, clasifiquemos la fractura por deformación o simplemente podemos decir deformación por fractura.
Según la carga de fractura, existen dos tipos de fracturas en los metales.
- fractura dúctil
- fractura por fragilidad
1. Fractura dúctil
Una fractura dúctil se caracteriza por una deformación plástica significativa antes y durante la propagación de la grieta.
Generalmente hay una deformación importante en las superficies de fractura.
Lea más sobre la fractura dúctil aquí
2. Fractura frágil
La fractura frágil en los metales se caracteriza por una rápida propagación de grietas sin deformaciones importantes y sólo una microdeformación muy pequeña.
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La tendencia a fracturas frágiles aumenta al disminuir la temperatura, aumentar la velocidad de deformación y las condiciones de tensión triaxial normalmente creadas por una entalla.
Las fracturas frágiles deben evitarse a toda costa, ya que ocurren sin previo aviso y suelen tener consecuencias catastróficas.
Lea más sobre la fractura frágil aquí
El límite entre fractura dúctil y frágil es arbitrario y depende de la situación considerada. Por ejemplo, el hierro nodular es dúctil en comparación con el hierro gris ordinario; Aun así, se consideraría frágil en comparación con el acero dulce. Como otro ejemplo, una muestra de tracción con muescas profundas tiene poca deformación bruta, pero la fractura podría ocurrir a través de un modo de corte.
Estas dos fracturas son una clasificación amplia. Pero si nos fijamos en los tipos de fracturas por tracción que pueden ocurrir en los metales, estas son
(a) Fractura frágil de monocristales y policristales.
(b) Fractura por cizallamiento en monocristales dúctiles.
(c) Fractura totalmente dúctil en policristales.
(d) Fractura dúctil moderada en policristales.
Estas fracturas se observaron bajo cargas de tracción. Antes de discutir estas fracciones, necesitamos saber qué son los monocristales y los policristales.
A veces se hace referencia a un monocristal como un sólido monocristalino en el que la red cristalina de toda la muestra es continua e ininterrumpida hasta los bordes de la muestra y no tiene límites de grano.
Los sólidos policristalinos, por el contrario, están formados por muchos cristalitos de diferentes tamaños y orientaciones, que están separados por límites de grano.
(a) Fractura frágil de monocristales y policristales.
Una fractura frágil se caracteriza por una separación perpendicular a la tensión de tracción. Externamente no hay signos de deformación, aunque el análisis de difracción de rayos X puede detectar una fina capa de metal deformado en la superficie de la fractura.
Se han observado fracturas frágiles en redes cúbicas centradas en el cuerpo (BCC) y metales hexagonales compactos (HCP), pero no en metales cúbicos centrados en las caras (FCC), a menos que existan factores que contribuyan a la fragilización de los límites de grano.
(b) Fractura por cizallamiento en monocristales dúctiles.
Las fracturas dúctiles pueden adoptar diversas formas. Los cristales individuales de metales Hep pueden deslizarse en sucesivos planos basales hasta que el cristal finalmente se separa por cizallamiento.
(c) Fractura totalmente dúctil en policristales.
Las muestras policristalinas de metales muy dúctiles como el oro o el plomo pueden derribarse hasta cierto punto antes de romperse.
(d) Fractura dúctil moderada en policristales.
Cuando los metales moderadamente dúctiles se fracturan por tracción, la deformación plástica finalmente crea un área estrecha. La fractura comienza en el medio de la muestra y luego se extiende a través de una separación por corte a lo largo de las líneas discontinuas como se muestra en la figura anterior. Esto conduce a la conocida fractura de “copa y cono”.
Estas son las diversas fracturas que se observan cuando la muestra se somete a una carga de tracción y la fractura resultante se debe al comportamiento deformación-fractura.
Hay dos características adicionales para la clasificación de fracturas. Estos son el modo de fractura cristalográfica y la apariencia de la fractura.
Tipos de fractura en metales según el modo de fractura cristalográfica
- Fractura por corte
- Modo de escisión de la fractura.
Se produce una fractura por cizallamiento debido a un fuerte deslizamiento en el plano de deslizamiento activo. Este tipo de fractura se ve favorecida por esfuerzos cortantes. El modo de escisión de la fractura está controlado por tensiones de tracción que actúan perpendicularmente a un plano de escisión cristalográfica.
Tipos de fracturas en metales según el aspecto de la fractura
- Rotura de fibra
- fractura granular
Una superficie de fractura causada por cizallamiento aparece gris y fibrosa a bajo aumento, mientras que una fractura por escisión aparece brillante o granulada debido a la reflexión de la luz desde las superficies de escisión planas.
Las superficies de fractura a menudo consisten en una mezcla de superficies de fractura fibrosas y granulares, y es común informar el porcentaje de la superficie que corresponde a una de estas categorías.
Según el examen metalográfico, las fracturas en muestras policristalinas se clasifican como transgranular lo que significa que la grieta se propaga a través de los granos, o intergranular Esto significa que la grieta se propaga a lo largo de los límites de los granos.
Diploma
Hemos comentado los diferentes tipos de fracturas en los metales según las diferentes propiedades. Esos son Carga hasta fractura, Modo de fractura cristalográfica, Aspecto de la fractura.
Entre otros fallos de materiales, en la fase de prueba de los prototipos se observan fallos por fractura, fallos por fatiga y fallos por fluencia. Todos estos conceptos son muy importantes porque todo diseñador debe tener un conocimiento profundo de ellos. Cuéntanos lo que piensas y háznoslo saber en la sección de comentarios a continuación.
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Tipos de Fractura en Metales según la Deformación de Fractura
Como mencionamos, la fractura es la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo la acción del estrés. Las fracturas pueden clasificarse según diferentes características. Primero, clasifiquemos las fracturas según la deformación de fractura o, simplemente, la deformación hasta la fractura.
- Fractura Dúctil
- Fractura Frágil
Una fractura dúctil se caracteriza por una deformación plástica apreciable antes y durante la propagación de la grieta.
Ejemplo de fractura dúctil:
Por lo general, hay una cantidad apreciable de deformación total en las superficies de fractura. Obtén más información sobre la fractura dúctil aquí.
La fractura frágil en metales se caracteriza por una rápida propagación de la grieta, sin deformación total y con muy poca microdeformación.
Ejemplo de fractura frágil:
La tendencia a la fractura frágil aumenta con la disminución de la temperatura, el aumento de la tasa de deformación y las condiciones de tensión triaxial generalmente producidas por una muesca.
Se debe evitar la fractura frágil a toda costa, ya que ocurre sin previo aviso y generalmente produce consecuencias desastrosas. Obtén más información sobre la fractura frágil aquí.
Tipos de Fractura en Metales según el Modo Cristalográfico de Fractura
- Fractura por Cizallamiento
- Modo de Fractura por Clivaje
Una fractura por cizallamiento ocurre como resultado de un deslizamiento extenso en el plano de deslizamiento activo. Este tipo de fractura es promovido por tensiones de cizallamiento.
El modo de fractura por clivaje está controlado por tensiones de tracción que actúan de manera normal a un plano de clivaje cristalográfico.
Tipos de Fractura en Metales según la Apariencia de la Fractura
- Fractura Fibrosa
- Fractura Granular
Una superficie de fractura que es causada por cizallamiento parece ser gris y fibrosa a baja magnificación, mientras que una fractura por clivaje parece brillante o granular debido a la reflexión de la luz en las superficies de clivaje planas.
Las superficies de fractura compuestas de una mezcla de fracturas fibrosas y granulares, y es habitual reportar el porcentaje de área de superficie representada por una de estas categorías.
Según el examen metalográfico, las fracturas en muestras policristalinas se clasifican como transgranulares, lo que significa que la grieta se propaga a través de los granos, o intergranulares, lo que significa que la grieta se propaga a lo largo de los límites de grano.
Conclusión
Hemos discutido los diferentes tipos de fractura en metales según diferentes características, como la deformación hasta la fractura, el modo cristalográfico de fractura y la apariencia de la fractura. Entre otras fallas de materiales, la fractura, la fatiga y el flujo lento son observadas en la etapa de prueba de prototipos. Todos estos conceptos son muy importantes y cada ingeniero de diseño debe tener un profundo conocimiento al respecto. Cuéntanos qué opinas al respecto en la sección de comentarios.