Fractura en aceros de alta resistencia: mecanismos de agrietamiento y autoafinidad en superficies de fractura - Guzmán Pereira, Fernando Yoshua (2015)
En el presente trabajo se estudian los mecanismos de nucleación y propagación de grietas en los aceros de alta resistencia denominados AISI 4340 y Premomet, así como la autoafinidad de sus superficies de fractura. Se realizó el análisis tanto en un componente empleado hasta su falla en un proceso industrial de forja, así como en muestras de material ensayadas en laboratorio. Se realizaron pruebas de impacto y de tensión, realizándose además un estudio fractográfico cualitativo mediante microscopia electrónica de barrido, se cracterizo la microestructura de los materiales en condiciones iniciales, asi como en la condición correspondiente a diferentes tratamientos térmicos de temple y revenido. El estudio fractográfico revelo, en el caso del acero AISI 4340 presenta características dúctiles reveladas por el encuellamiento además de una gran cantidad de grietas iniciadas y propagadas por microcavidades presentes en este tipo de fracturas, mientras que para el acero Premomet se observan características frágiles con muy poca población de grietas además estas parecen ser detenidas por el mismo material. La caracterización microestructural, que complemento la observación fractográfico, revelo la esperada presencia de precipitados tales como sulfuros de manganeso en el acero AISI 4340, mismos que propician la nucleación y propagación de grietas, que eventualmente llevan a la fractura por coalescencia de microcavidades, tanto en el componente industrial como en las muestras ensayadas en tensión. Por otra parte, en el acero Premomet la microestructura es completamente martensitica sin ninguna partícula de segunda fase, lo cual explica las fracturas en modo frágil observadas. El estudio de la autoafinidad en las superficies de fractura se efectuó a partir de la recolección de datos topométricos por medio de reconstrucción tridimensional usando un digitalizador láser 3D. Empleando el método de boxcounting se encontró que el valor del exponente de Hurst se distribuye estadísticamente alrededor de 0.8 en todos los casos. El análisis realizado sugiere que existe una relación de la microestructura de las piezas con el exponente obtenido, elucidando resultados interesantes relacionando microestructuras mayormente martensiticas con valores menores y microestructuras con menor porcentaje de martensita relacionadas con valores mayores todos en un rango entre 0.7 y 0.9 en el exponente de Hurst, notando la homogeneidad del exponente en tres diferentes velocidades de propagación de grietas obtenidas por distintas pruebas.