Caracterización mediante metodología elasto-plástica de la tenacidad a fractura de aceros de alto manganeso con diferentes contenidos de carbono
En la presente tesis se investigaron tres aceros de alto manganeso, dos de ellos categorizados como TWIP (Twinning-Induced Plasticity) y el restante como HMn-TRIP (Transformation-Induced Plasticity). Ambos pertenecen a la segunda generación de aceros avanzados de alta resistencia. En los aceros TWIP...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | Chile |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.anid.cl:10533/253046 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10533/253046 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Ingeniería y Tecnología Ingeniería de los Materiales |
| Sumario: | En la presente tesis se investigaron tres aceros de alto manganeso, dos de ellos categorizados como TWIP (Twinning-Induced Plasticity) y el restante como HMn-TRIP (Transformation-Induced Plasticity). Ambos pertenecen a la segunda generación de aceros avanzados de alta resistencia. En los aceros TWIP operan los mecanismos de maclado mecánico y deslizamiento de dislocaciones, mientras que, en los HMn-TRIP, el maclado mecánico es sustituido por la transformación de austenita metaestable a martensita de estructura hexagonal compacta. La energía de falla de apilamiento (EFA) es la que define la prevalencia de un mecanismo de deformación sobre otro, impactando en el comportamiento mecánico global de la aleación. La investigación se desarrolló en torno a la hipótesis de que al variar el contenido de carbono de un acero TWIP de composición base se modifica su tenacidad a fractura, es decir, la resistencia al crecimiento de una fisura. Fueron cinco los objetivos específicos propuestos que condujeron a demostrar la hipótesis, cuya discusión aborda aspectos relativos a los mecanismos de deformación, microestructura, micromecanismos de fractura y correlación de propiedades. El estudio se inició fabricando tres aleaciones con composiciones químicas predefinidas con el objeto de controlar la EFA y, consecuentemente, los mecanismos de deformación en cada una. Una vez fabricadas, fueron sometidas al mismo tratamiento termomecánico y luego caracterizadas desde los puntos de vista químico y metalúrgico. Se continuó con la realización de ensayos de tracción e impacto Charpy a temperatura ambiente. La tenacidad a fractura fue caracterizada a la misma temperatura mediante curvas R con el criterio Integral J, ya que el comportamiento de los aceros corresponde al upper-shelf. El crecimiento estable de fisura se midió aplicando la técnica de las descargas parciales estipulado en la norma ASTM E1820-20. Para esto fue necesario instrumentar y poner a punto dicha técnica en una máquina universal de ensayos, lo que implicó tareas como el diseño y construcción de dispositivos para ensayar probetas compactas de tracción y transductores de desplazamiento tipo “clip gages”, implementar un sistema de adquisición de datos de ensayos y desarrollar rutinas de cálculo para su procesamiento. El equipamiento y el know-how desarrollado permitirá la realización de ensayos de tenacidad a fractura en la Universidad de Santiago de Chile. Se constató empíricamente que en los ensayos de tracción y tenacidad a fractura se desarrollaron los mecanismos de deformación anticipados por la EFA calculada para cada aleación. Los ensayos de tenacidad a fractura revelaron comportamientos del tipo dúctil con crecimiento estable de fisura. Las curvas J-R y los valores de JIc obtenidos confirman que las tres aleaciones poseen elevada tenacidad a fractura. Asimismo, se midieron valores considerables de energía absorbida a impacto. En síntesis, las aleaciones TWIP exhibieron mejor desempeño que la HMn-TRIP y las diferencias en el comportamiento mecánico fueron explicadas discutiendo aspectos microestructurales y relativos a los micromecanismos de fractura que son la consecuencia directa de los mecanismos de deformación que operaron en cada caso. |
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