Metalurgia Mecánica

Clase 1. Mecanismos de fractura

Objetivo: Conocer los diferentes mecanismos de fractura.

- Tipos y mecanismos de fractura. Aspectos macroscópicos y microscópicos. Clivaje y coalescencia de microcavidades. Influencia de factores metalúrgicos.
- Ejercicios: identificación de mecanismos en fractografías.


Clase 2. Fractura – Enfoque Lineal Elástico

Objetivo: Introducir los conceptos básicos de fractura de materiales frágiles y estimar tamaño crítico de fisuras.

- Balance energético de GRIFFITH. Correcciones por plasticidad. Modos de apertura de fisuras. El factor de intensidad de tensiones. Criterio KIC.
- Ejercicios: Estimación de tamaños críticos de fisuras para distintos materiales (aceros de alta resistencia-baja tenacidad; vs. aceros de baja resistencia-alta tenacidad).
- Uso de programas de estimación de factores de intensidad de tensiones y tamaños críticos de fisuras (mediante demos gratuitos).

Clase 3. Determinación de KIC y Limitaciones del enfoque elástico.

Objetivo: Conocer los límites en la aplicación del criterio KIC
- Determinación experimental de tenacidad a la fractura. Limitaciones del criterio: deformación plástica, espesor y tamaño. Efecto de la velocidad de deformación: KID.
- Ejercicios: Estimación de tamaños mínimos de probetas/estructuras para aplicar la Mecánica de fractura lineal elástica. Uso de normas para realizar ensayos incluyendo el tratamiento de datos de resultados de ensayos.
- Video de ensayo de acero frágil.

Clase 4. Enfoques elastoplásticos.

Objetivo: Introducir metodologías elastoplásticas aplicables a fractura frágil y dúctil.

- Métodos elastoplásticos: CTOD, J. Curvas de Resistencia. Inestabilidad dúctil.
- Conversión de valores elastoplásticos a lineales elásticos equivalentes.
- Ejercicios: Estimación de tamaños mínimos de probetas/estructuras para aplicar la Mecánica de fractura elastoplástica.
- Videos de ensayos de fractura de aceros frágiles vs. aceros de alta tenacidad.

Clase 5. Transición dúctil-frágil.

Objetivo: Analizar la transición dúctil frágil de aceros ferríticos mediante enfoques elásticos y modernos basados en mecánica de fractura.
- Enfoques clásicos: Charpy, TNDT.
- Enfoques basados en Mecánica de Fractura: KIR ASME, Master Curve. Dispersión de resultados.
- Upper Shelf: Falla por desgarre dúctil. Competencia entre fractura frágil y falla dúctil: Diagramas FAD (API 579).
- Ejemplos y ejercicios por aplicación de Códigos reconocidos (API 579 – SME FFS-1).

Clase 6. Fatiga clásica de alto ciclo (HCF).

Objetivo: Introducción a los conceptos clásicos de fatiga (HCF)
- Ciclos de tensiones.
- Clasificación.
- Etapas de la falla por fatiga.
- Curvas de Whöler. Límite de fatiga.
- Efectos de la tensión media: Diagramas de Goodman, Gerber y Soderberg.
- Ensayos de fatiga.
- Efectos de distintas variables geométricas y del material.
- Cargas variables: Ley de Miner.

Clase 7. Fatiga de bajo ciclo y ultra alto ciclo.

Objetivo: Reconocer otros tipos de fatiga.
- Fatiga de bajo ciclo (LCF). Endurecimiento – ablandamiento. Enfoque de Coffin-Manson.
- Fatiga de ultra alto ciclo (UHCF). Diferencias com fatiga de alto ciclo (HCF). Justificación histórica. Mecanismos de iniciación de daño.
- Fatiga de contacto.
- Mecanismo de iniciación de daño.
- Ejercicios de fatiga de bajo ciclo, estimación de vida.

Clase 8. Crecimiento de fisuras a la fatiga.

Objetivo: Aprender el comportamiento de fisuras a la fatiga y corrosión.
- Mecanismos de inicio y crecimiento de fisuras. Ley de Paris. Propagación de fisuras por fatiga con carga variable. Umbral de crecimiento de fisuras KITH. Fenómeno de cierre de fisura. Fisuras “cortas”.
- Crecimiento de fisuras por influencia del medio (corrosión, hidrógeno, metal líquido).
- Ejercicios de estimación de vida remanente y de tamaños tolerables de fisuras que no crecen por fatiga. Vida remanente estimada en función del umbral de detección por END.

Clase 9. Termofluencia.

Objetivo: Comportamiento a alta temperatura. Mecanismo de deformación en Creep.
- Comportamiento mecánico dependiente del tiempo: viscoplasticidad (termofluencia, creep) vs. viscoelasticidad. Curvas de creep. Influencia de la tensión y la temperatura. Mecanismos en las tres etapas. Mapas de deformación y fractura.
- Ejercicios: Análisis de mecanismos de creep y su relación con características microestructurales (tamaño de grano, etc.).

Clase 10. Termofluencia.

Objetivo: Obtención de propiedades de creep y métodos de extrapolación.
- Métodos de ensayo y de extrapolación. Presentación de resultados de creep. Materiales de uso a alta temperatura. Crecimiento de fisuras a alta temperatura. Interacción con fatiga y corrosión.
- Ejercicios de estimación de vida aplicando el Parámetro de Larson-Miller. Comparación con otros métodos de extrapolación.
- Laboratorio casero a realizar por los alumnos: Ensayo de creep a temperatura ambiente sobre aleación PbSn.

Posgrado en Siderurgia | Instituto Argentino de Siderurgia | siderurgia.org.ar