Deformación elástica, plástica y fatiga

Deformación elástica, plástica y fatiga

Julio Alberto Aguilar Schafer

Mecanismos de deformación

Mecanismos de endurecimiento

Mecanismos de Restauración

Resumen

Deformación Elástica

Deformación Plástica

Dislocación de Borde

Dislocación Helicoidal

Dislocación Mixta

Macla

Endurecimiento por disminución del tamaño de grano

Endurecimiento por solución sólida (sust. o interst.)

Endurecimiento por deformación en frío

Endurecimiento por precipitación de segundas fases

Recuperación

Recristalización

Crecimiento del Grano

Las celdas unitarias no actúan de forma

independiente, cada átomo en cada arista es

compartido por el átomo de las aristas de cada

celdas unitarias adyacente.

1/8x8=1

Máquina de Ensayo de Tracción.

Defomación plástica

Modelo multiescala para la simulación de la deformación plástica de aleaciones de diseño policristalinas [1]: (a) escala macroscópica, donde la geometría global y las condiciones existentes en los límites del sólido se encuentran definidas; y, (b) escala microscópica, mediante la representación de la microestructura policristalina en cada punto del sólido.

Concepto: Deformación Elástica (Reversible)

Es aquella en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.

En este tipo de deformación el sólido varía su estado tensional y aumenta su energía interna en forma de energía potencial elástica.

Mecanismo de deformación:

Deslizamiento de dislocaciones

Concepto: Deformación Plástica (Irreversible)

Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.

En los materiales metálicos, la deformación plástica ocurre mediante la formación y movimiento de dislocaciones. Un mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas).

Estos mecanismos de deformación plástica (maclas y dislocaciones) se activan cuando la tensión aplicada superan a la tensión de fluencia del material. Es decir, en un ensayo de tracción, a la tensión de fluencia finaliza la zona de deformación elástica y comienza la zona de deformación plástica (la tensión deja de ser proporcional a la deformación).

Deformacion plástica

Deformación plástica y plano de deslizamiento

Mecanismo de Deformación por Maclado

En algunos materiales metálicos la deformación plástica puede ocurrir por maclado:

En el maclado, una Fuerza de corte produce desplazamientos atómicos de forma tal que en un lado de un plano (el plano de maclado), los átomos están situados como si fueran imágenes especulares de las posiciones de los átomos del otro lado.

El maclado ocurre en planos y direcciones cristalográficas bien definidas, dependiendo de la estructura cristalina.

Diagrama esquemático del proceso de maclado en la red FCC.

IMPERFECCIONES LINEALES: DISLOCACIONES

DISLOCACIÓN.- Imperfección lineal alrededor de la cual los átomos del cristal están desalineados

DE ARISTA (borde, cuña, línea)

Semiplano de átomos cuya arista (borde) termina dentro del cristal.

HELICOIDAL

Apilación de planos en espiral a lo largo de la línea de dislocación.

MIXTAS De carácter doble: arista y helicoidal

Dislocación de borde

Una dislocación de borde se crea en un cristal por la intersección de un semiplano extra de átomos

Dislocación de borde en dos dimensiones de un plano compacto

Desplazamiento de una dislocación

Cambios en las posiciones atómicas que acompañan al movimiento de una dislocación de borde (cuña) a medida que ésta se mueve en respuesta a una tensión de cizalle aplicada.

Representación de la analogía entre el movimiento de una oruga

y el de una dislocación.

Si se aplican esfuerzos de corte, los átomos rompen sus enlaces

en el defecto y la dislocación se mueve (deslizamiento), en la

dirección de deslizamiento, en el plano de deslizamiento.

Formación de una dislocación helicoidal

Dislocación mixta

La línea de dislocación puede presentar partes de carácter de borde y otras de carácter de tornillo. El desorden atómico varia a lo largo de la curva AB

Dislocación de tornillo Dislocación mixta

Deformación plástica de Latón (fcc)

a) Inicio de la deformación. Líneas de deslizamiento en algunos granos

b) Aparición de otros sistemas de deslizamiento al aumentar la deformación

c) Quiebre de las líneas de deslizamiento al atravesar maclas de recocido.

d) Detalle de deslizamiento cruzado

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