problemas laboratorio de fractura

8/17/2019 Problemas Laboratorio de Fractura..

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2/21

LABORATORIO DE MECANICA DE FRACTURA Y ANALISIS DE FALLA

La gura es de "e#$n#%.% & de '()&*+L" -D. 'e puede apreciar al

pro ectar la recta que una aleación a /0 de $n es a %1& es relativamente

frágil, mientras que una aleación de $n al 2 0 es altamente dúctil, por lo

tanto una selección segura tomando en cuenta solo las consideraciones de

tenacidad a la ranura seria3 (@ %e M$ , se aprecia que el rango var a entre

%!& 2 !&.


3/21


E prom=(295 +20 )J

2

E prom= 157.5 J

→T db ≅ − 35 ℃

• 5ara / 0 $n. E prom=

(275 +7 )J 2

= 141 J

→T db ≅ 25 ℃

• 5ara %. 0 $n.

E prom=(185 +20 )J

2= 102.5 J

→T db ≅ 62 ℃

• 5ara % 0 $n.

E prom=(235 +20 )J

2= 127.5 J

→T db ≅ 120 ℃

Ta4la . 6emperaturas de transición dúctil frágil para el respectivo porcentaje

de $anganeso

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Metalúrgica3

T6 8 C? @ M$

/2% %

72 %.

2 /

#8 2


4/21


-50 -25 0 25 50 75 100 125

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Te2pera!ura 8 C?

@ M$

+l porcentaje del nivel de $n 9al más cercano de %./0: necesario para

producir una temperatura de transición de dúctil a frágil de %!& es de 1. .

. Es!i2e el por e$!a5e %el $i3el 2"xi2o %e M$ 8al pr*xi2o %e .1@?

$e esario para pro%u ir u$a !e2pera!ura %e !ra$si i*$ %e %' !il a

fr"#il %e -( 6C e$ la serie %e alea io$es ,e-M$- . C %e la #ura

.


5/21


+l porcentaje del nivel má;imo de $n 9al

pró;imo de %./0: necesario para

producir una temperatura de transición

de dúctil a frágil de #2 !& es de 1.F .

. A o$!i$ua i*$ se !a4ula$ los %a!os o4!e$i%os 2e%ia$!e u$ E$sa&o

C/arp& e$ u$ a ero alea%o < .


Te2pera!

ura 8 C?

E$er#7a %e

I2pa !o

8G?% /%

#2 /%4# % /%8

#< =<

#/%% 78

#//8 4%

#/2 84

#/ % 2>

#/< 2

#2%% 24


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a. Co$ la a&u%a %e los %a!os %e !e2pera!ura & e$er#7a %e i2pa !o

%a%os+ #ra que la ur3a %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il.

-225

-200

-175

-150

-125

-100

-75

-50

-25

0

25

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Te2pera!ura 8 C?

E$er#7a %e I2pa !o 8G?

4. De!er2i$ar la !e2pera!ura %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il %e $i%a o2o

aquella !e2pera!ura que orrespo$%e a la e$er#7a %e ro!ura i#ual al

3alor 2e%io e$!re las orrespo$%ie$!es a las as7$!o!as %e la fu$ i*$

E$er#7a-Te2pera!ura.



7/21


-225-200-175-150-125-100 -75 -50 -25 0 25

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Te2pera!ura 8 C?


E prom= Emáx + Emín

2= (

105 +24 )J 2

E prom= 64.5 J

→T db ≅ − 101 ℃

. De!er2i$ar la !e2pera!ura %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il %e $i%a o2o

aquella !e2pera!ura para la ual la e$er#7a a4sor4i%a e$ el i2pa !o

es i#ual a G.



8/21


-225-200-175-150-125-100 -75 -50 -25 0 25

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Te2pera!ura 8 C?


La temperatura de transición dúctil#frágil para la energ a absorbida en el

impacto de % ? es de3→T da ≅ − 108 ℃

H. Explique 4re3e2e$!e porque las alea io$es 2e!"li as BCC & =CP

pue%e$ experi2e$!ar u$a !ra$si i*$ %' !il-fr"#il al %is2i$uir la

!e2pera!ura 2ie$!ras que las alea io$es ,CC $o experi2e$!a$ !al

!ra$si i*$.

La temperatura de transición de dúctil a frágil para las aleaciones @&&

(&5 puede considerarse una manifestación de la mecánica de dislocación

más lenta para estas aleaciones a bajas temperaturas a que poseen

menos sistemas de deslizamiento el deslizamiento ocurre en los planos

no compactos, comparada con las aleaciones "&&.



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. A o$!i$ua i*$ se !a4ula$ los %a!os

o4!e$i%os 2e%ia$!e u$ E$sa&o

C/arp& e$ u$ a ero %e 4a5o o$!e$i%o

%e ar4o$o.

a. Co$ la a&u%a %e los %a!os %e !e2pera!ura & e$er#7a %e i2pa !o

%a%os+ #ra que la ur3a %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il.


Te2pera!

ura 8 C?

E$er#7a %e

I2pa !o

8G?%


10/21


-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Te2pera!ura 8DC?


4. De!er2i$ar la !e2pera!ura %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il %e $i%a o2o

aquella !e2pera!ura que orrespo$%e a la e$er#7a %e ro!ura i#ual al

3alor 2e%io e$!re las orrespo$%ie$!es a las as7$!o!as %e la fu$ i*$

E$er#7a-Te2pera!ura.



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-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Te2pera!ura 8 C?



2= (

76 +2 )J 2

E prom= 39 J

→T db ≅ 10.5 ℃



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LABORATORIO DE MECANICA DE FRACTURA Y ANALISIS DE FALLA. De!er2i$ar la !e2pera!ura %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il %e $i%a o2o

aquella !e2pera!ura para la ual la e$er#7a a4sor4i%a e$ el i2pa !o

es i#ual a ( G.

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Te2pera!ura 8DC?


La temperatura de transición dúctil#frágil para la energ a absorbida en el

impacto de 2% ? es de3

→T da ≅ − 4 ℃



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F. Los %a!os que si#ue$ fuero$ o4!e$i%os %e u$a serie %e e$sa&os %e

i2pa !o C/arp& efe !ua%os so4re ua!ro a eros+ a%a u$o %e ellos

o$ u$ o$!e$i%o %is!i$!o %e 2a$#a$eso. :ra que los %a!os &

%e!er2i$e

Te2pera!ura %eE$sa&o C

E$er#7a %e I2pa !o 8G?.


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-125-100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

0.3% Mn 0.39% Mn 1.01% Mn 1.55% Mn

Te2pera!ura 8 C?


• 5ara %.80 $n.

E prom= Emáx + Emín2 = (130

+2

)J 2

E prom= 66 J

→T db ≅ 28 ℃

• 5ara %.8= 0 $n.


2

= (135 +5 )J

2

E prom= 70 J

→T db ≅ 9 ℃

• 5ara /.%/0 $n.


2= (

135 +5 )J 2

E prom= 70 J



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→T db ≅ − 4 ℃

• 5ara /. 0 $n.


2= (

140 +15 )J 2

E prom= 77.5 J

→T db ≅ − 21 ℃

4. La !e2pera!ura %e !ra$si i*$ 8%e $i%a o2o la !e2pera!ura que

propor io$a G %e e$er#7a a4sor4i%a?. :ra que la !e2pera!ura e$

fu$ i*$ %e o$!e$i%o %e 2a$#a$eso & a$ali e el efe !o %e %i /oele2e$!o so4re la !e$a i%a% %el a ero. JCu"l ser7a el o$!e$i%o %e

2a$#a$eso 27$i2o posi4le e$ el a ero si u$a pie)a fa4ri a%a o$ Kl

%e4e u!ili)arse a 6C



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'e observa que conforme va en aumento el 5orcentaje de $anganeso, la

temperatura de transición dúctil B frágil aumenta.


de $anganeso para una energ a de impacto de % ?.

+l contenido de $anganeso m nimo en el acero si una

pieza fabricada con Cl debe utilizarse a %1& es de 1.1@.

. A 2e$u%o se re o2ie$%a$ 2e!ales ,CC para su uso a 4a5as

!e2pera!uras+ par!i ular2e$!e ua$%o se espera$ ar#as %e

i2pa !o i$espera%as e$ la pie)a. Expl7quese.

Los metales con estructura cristalina "&& 9que inclu e a las aleaciones de

aluminio cobre: permanecen dúctiles aun a temperaturas

e;tremadamente bajas. +sto implica que el ec o de que estos metalesabsorben valores de altos de energ a durante las pruebas de impacto la

cual disminu e gradual lentamente conforme se reduce la temperatura.

1 . Co2o afe !a el o$!e$i%o %e ar4o$o e$ u$ a ero al ar4o$o e$ el

i$!er3alo %e !e2pera!uras %e !ra$si i*$ %' !il-fr"#il.


T6 8 C? @ M$

#4 %.8%

#/


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LABORATORIO DE MECANICA DE FRACTURA Y ANALISIS DE FALLA )l aumentar el porcentaje de carbono en el acero, es decir que el

contenido de cementita "e 8& aumenta. &omo la cementita se caracteriza

por ser frágil, por esta razón la presencia de cementita aumenta la

temperatura de transición del mismo.

11. Los %a!os si#uie$!es se o4!u3iero$ a par!ir %e u$a serie %e

prue4as %e i2pa !o /arp& efe !ua%os so4re ua!ro /ierros

fu$%i%os %' !iles+ a%a u$o o$ u$ o$!e$i%o %e sili io %ifere$!e.

:ra que los %a!os & %e!er2i$e

Te2pera!ura %e

E$sa&o C

E$er#7a %e I2pa !o 8G?(. @

M$(.F @

M$


18/21


-75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2.55% Si 2.85% Si 3.25% Si 3.63% Si

Te2pera!ura 8 C?


• 5ara 2. 0 'i.


2= (

19 +2.5 )J 2

E prom= 10.75 J

→T db ≅ 17.5 ℃

• 5ara 2.> 0 'i.


2= (

16 +2.5 )J 2

E prom= 9.25 J

→T db ≅ 21 ℃

• 5ara 8.2 0 'i.


2= (

16 +2 )J 2

E prom= 9 J

→T db ≅ 35 ℃

• 5ara 8.78 0 'i.



19/21



2= (

16 +2 )J 2

E prom= 9 J

→T db ≅ 55 ℃

4. La !e2pera %e !ra$si i*$ 8%e $i%a o2o

la !e2pera!ura que propor io$a 1 G %e e$er#7a a4sor4i%a?.

-75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2.55% Si 2.85% Si 3.25% Si 3.63% Si

Te2pera!ura 8 C?



de $anganeso para una energ a de impacto de /% ?.


T6 8 C? @ Si

/=. 2.

27 2.>

4% 8.2

7% 8.78


20/21


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LABORATORIO DE MECANICA DE FRACTURA Y ANALISIS DE FALLAde acero mediante maquinado, debido a que la densidad de las piezas

fabricadas por metalurgia de polvos es menor son buenos solo cuando se

aplican esfuerzos moderados.


problemas laboratorio de fractura

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