Fracturas En Materiales Ductiles

Fractura dúctil

Rafael Gómez Pardo

La fractura dúctil de un metal tiene lugar después de una intensa deformación plástica. Si consideramos una probeta redonda y se aplica un esfuerzo a la probeta tal que exceda su resistencia máxima a la tensión, y se mantiene suficiente tiempo, la probeta se fracturará. En la práctica, las fracturas dúctiles son menos frecuentes que las frágiles, y su principal causa es el exceso de carga aplicado a la pieza, que puede ocurrir como resultado de un diseño erróneo, una fabricación inadecuada o un abuso (someter la pieza a niveles de carga por encima del soportado).

Llegado a un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección diametral, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona. Esta zona de sección reducida es la que se conoce con el nombre de estricción.

El alargamiento de rotura, εu(%), es el incremento de longitud producido en una probeta de acero una vez finalizado el ensayo de tracción. Se determina juntando los dos trozos de material ensayado generados tras la rotura y midiendo, sobre una longitud previamente establecida, múltiplo del diámetro de la sección inicial, el aumento de longitud que se ha producido, expresado en porcentaje. El valor de dicho múltiplo varía de unos países a otros. En España se toma igual a 5 diámetros.

La ductilidad del acero aumenta con el incremento del alargamiento.

La reducción en área también se determina a partir de las mitades rotas de la muestra bajo tensión, midiendo para ellos el área transversal mínima y con la fórmula:

A0=área transversal original

A1=área transversal final

El índice de tenacidad, Id, es un índice adimensional para cuantificar la ductilidad del acero. Relaciona la energía total absorbida por el acero durante el ensayo de tracción hasta la rotura, suma de la energía elástica y plástica, con la energía elástica, es decir:

siendo:

EE la energía elástica, en N/mm2

EP la energía plástica, en N/mm2

La ductilidad del acero aumenta con el incremento del índice de tenacidad.

La curva de tracción que se obtiene para una rotura dúctil es del tipo de la siguiente:

La estricción es la responsable del descenso de la curva tensión-deformación. Realmente, las tensiones no disminuyen hasta la rotura, que es lo que aparece representado en la última parte de la curva, en el tramo descendiente, sino que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada (que siempre va creciendo) entre la sección inicial, y cuando se produce la estricción la sección disminuye, con lo cual la curva ya no tiene los mismos

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