Proyectos
Efecto de la microestructura sobre la deformación y fractura de aceros avanzados de alta resistencia
Resumen
En la actualizad existe una necesidad fundamental en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades mecánicas superiores y la optimización de parámetros de desarrollo como reducción de costos, aumento de la seguridad, optimización en el consumo de energía y reducción de la emisión de elementos contaminantes al medio ambiente. En la industria de fabricación del acero particularmente, el desarrollo de aceros avanzados de alta resistencia ha permitido la obtención de diferentes familias de materiales, especialmente obtenidas para satisfacer las necesidades de los sectores automotriz y aeronáutico. Los aceros de fase dual han sido especialmente desarrollados a nivel mundial, con objeto de optimizar la relación del consumo de combustible contra el peso global del material y la resistencia mecánica en relación al aumento de seguridad para los usuarios. Los aceros de fase dual (DP, por sus siglas en inglés) se caracterizan por su microestructura particular de ferrita y martensita revenida. Son fabricados a partir de aceros con bajos porcentajes de carbón. El acero DP tiene un comportamiento homogéneo de endurecimiento por deformación el cual está asociado a su microestructura; durante el proceso de deformación plástica, la ferrita presenta un comportamiento dúctil, mientras la martensita, debido a su dureza y resistencia mecánica, resulta un obstáculo al flujo plástico. La suma de estos dos comportamientos genera en el material un aumento en la resistencia del material con el aumento de la deformación y un comportamiento parabólico homogéneo hasta alcanzar el punto de inestabilidad del material. La mayor área bajo la curva esfuerzo deformación de estos materiales, es la razón por la cual el acero de fase dual es capaz de disipar mayores niveles de energía por deformación plástica a elevadas tasas de deformación. Debido a que la microestructura tiene en este tipo de materiales un efecto tan importante en su comportamiento mecánico de fractura, es fundamental analizar y entender de qué forma, parámetros como: el tamaño de grano, fracción en volumen de fases presentes y densidad de defectos, modifican las propiedades mecánicas del material. Algunos de los factores microestructurales de particular interés son: El contenido de carbón en la martensita revenida, la distribución de esfuerzos y deformaciones entre la ferrita y la martensita, los esfuerzos residuales generados en la ferrita debido a la expansión volumétrica de la martensita durante su transformación desde la fase austenita y el endurecimiento por precipitación de la ferrita. Debido a la incompatibilidad de la deformación plástica entre la martensita y la ferrita, la nucleación de micro vacíos y su coalescencia favorecen una más rápida propagación de grietas, por otra parte, y en contraste, microestructuras gruesas de ferrita y martensita blanda promueven un crecimiento de grieta irregular que retrasa el proceso de fractura y aumenta la resistencia la fatiga. La evolución de daño del acero DP se caracteriza específicamente por cuatro mecanismos de falla: fractura de la fase frágil, decohesion de las fases frágil-dúctil, decohesion de la interface dúctil-dúctil y fractura debida a inclusiones en la matriz metálica. Otros factores que afectan el comportamiento a fractura de los DP son: la existencia de granos alargados de o bandas de martensita que fragilizan zonas grandes del acero; la orientación del grano respecto a la dirección de la carga y el volumen en fracción de martensita. La descripción del proceso de generación y crecimiento de grietas en este tipo de aceros resulta compleja, depende de muchos factores Actualmente la interacción entre las características microestructurales, los mecanismos de fractura y la propagación de grietas en aceros de fase dual no son totalmente comprendidos.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL APOYO AL DESARROLLO DE TESIS DE POSGRADO O DE TRABAJOS FINALES DE ESPECIALIDADES EN EL ÁREA DE LA SALUD, DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2017-2018
Modalidad:Modalidad 1: Apoyo a tesis de doctorado en cualquier área del conocimiento
Responsable