La tenacidad a la fractura de un acero SAE 1020 y su dependencia en el espesor

Abstract

En este trabajo se cuantifica la tenacidad a la fractura de metales de comportamiento elastoplástico, en términos significativos para diseño e inspección de estructuras, así como de comparación entre materiales. Para este efecto se construyen curvas de resistencia al crecimiento de fisuras utilizando los conceptos de integral J y COD (Crack Opening Displacement), en las que se evalúan propiedades críticas de fractura para los aceros SAE 1020, Ti-A y la zona fundida de una soldadura realizada en acero JIS SPV-40 con material de aporte de acuerdo a la norma JIS Z 3212. En la metodología empleada en los ensayos se siguen, hasta donde es posible, las recomendaciones de la norma ASTM E813-81 para JIc y BS 5762-1979 para COD. Se diseña e implementa un método eléctrico diferencial que permite detectar la iniciación y, en algunos casos, medir el avance de grietas en los ensayos de flexión lenta. En SAE 1020 se determina el efecto que tiene el espesor sobre la curva de resistencia evaluada según la integral J. Se realiza un análisis fractográfico de las superficies fracturadas, con énfasis en los mecanismos de fractura. Finalmente, se encuentra una buena correlación entre los valores críticos de la integral J y el COD a través del esfuerzo de fluencia: J Ic = m σ ys δ donde m es 1,45 para SAE 1020, 0,67 para Ti-A y 1,37 para la soldadura.