CAPTULO I - INTRODUCCIN

CAPTULO II >>

1.1.ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIN DEL PROBLEMA La seleccin de un material para una aplicacin estructural especfica depende en gran medida de sus propiedades. Podemos considerar que las propiedades de un material son: mecnicas, fsicas y metalrgicas. Las propiedades mecnicas determinan cmo responde el material al aplicrsele una fuerza o esfuerzo; entre las ms comunes tenemos la resistencia mecnica, la ductilidad y la rigidez, aunque a menudo interesa saber cmo se comporta el material cuando se expone a un choque repentino e intenso (impacto), a esfuerzos repetidos cclicamente en un periodo dado (fatiga), a temperaturas elevadas (termofluencia), o cuando se expone a acciones abrasivas (desgaste). Dentro de las propiedades fsicas se incluyen los comportamientos elctricos, magntico, ptico, trmico y elstico. Las propiedades fsicas dependen tanto de la estructura como del procesamiento de los materiales. Las propiedades metalrgicas estn relacionadas con el anlisis microestructural del material y la influencia con el comportamiento tanto mecnico como fsico.Los cambios de temperatura alteran mucho las propiedades de los materiales. La resistencia de la mayora de los materiales disminuye conforme la temperatura aumenta, as como el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensin y el mdulo de elasticidad, aunque la ductilidad, como medida del grado de deformacin en la fractura, comnmente se incrementa. Adems, pueden ocurrir cambios sbitos desastrosos cuando se calienta por encima de las temperaturas crticas. Los metales que han sido endurecidos por cierto tratamiento trmico o mediante alguna tcnica de conformado, pueden perder repentinamente su resistencia cuando son calentados. Las temperaturas muy bajas pueden causar que el metal falle por fragilidad aun cuando la carga aplicada sea baja.En el campo industrial las plantas de energa, refineras de petrleo y la industria qumica han sido las que requeran de forma ms inmediata materiales adecuados para el servicio a temperaturas elevadas. Las temperaturas de operacin en equipos tales como calderas, turbinas de vapor y unidades de craqueo, exceden raramente de los 550 C. La aparicin de los motores de turbina de gas desarroll la demanda de materiales para piezas que trabajan en condiciones muy crticas, como los labes de turbinas sometidos a temperaturas aproximadas de 800 C. El diseo de motores ms potentes han elevado este lmite a los 1 000 C. Los motores de los cohetes y las ojivas de los morros de los misiles balsticos plantearon problemas mucho ms graves que solo pueden resolverse por el ejemplo inteligente de los materiales de alta temperatura disponibles y por el desarrollo de otros an mejores. No hay duda de que los materiales disponibles para la construccin limitan el rpido avance de la tecnologa de las temperaturas elevadas. Puesto que la resistencia mecnica de los materiales disminuye al aumentar la temperatura.Un factor importante de la resistencia mecnica a temperaturas elevadas es que siempre se debe relacionar con una escala de tiempos. Los ensayos para medir la resistencia mecnica a temperaturas elevadas deben elegirse de acuerdo con la escala de tiempos adecuada a la duracin en servicio que los materiales deban tener. Por esta razn un ensayo de traccin a temperatura elevada puede proporcionar informacin til sobre el comportamiento de un objeto cuya duracin o vida en servicio haya de ser corta. El ensayo de fluencia lenta (creep test o termofluencia) mide la variacin de dimensiones que se produce durante la exposicin a temperatura elevada, mientras los ensayos de tensin hasta la rotura (stress - rupture test) miden el efecto de la temperatura en la capacidad para soportar cargas durante tiempos largos. Por lo enunciado anteriormente y por la importancia del conocimiento de la implicancia del esfuerzo, en este caso de tensin, aplicado a un elemento metlico a altas temperaturas y la deformacin que se produce en este es que he credo conveniente presentar el tema: "Influencia de la tensin en el tiempo de ruptura y tipo de fractura en la termofluencia en el acero inoxidable AISI 316L (Boehler A200)".1.2.PLAN DE INVESTIGACIN1.2.1.FORMULACIN DEL PROBLEMACul es la influencia de la tensin en el tiempo de ruptura y tipo de fractura en la termofluencia en el acero inoxidable AISI 316L (Boehler A200)?1.2.2.PLANTEAMIENTO DE LA HIPTESISAl aumentar la tensin de fluencia disminuye el tiempo de ruptura en el acero inoxidable AISI 316L (Boehler A200) a una determinada temperatura de termofluencia.1.2.3.DETERMINACIN DE LOS OBJETIVOSA.Objetivo GeneralDeterminar en forma experimental el efecto de la tensin en el tiempo de ruptura y tipo de fractura en la termofluencia en el acero inoxidable AISI 316L.B.Objetivos Especficos-Construir grficas que nos permitan analizar el efecto de la tensin con respecto al tiempo de ruptura en la fluencia en caliente del acero inoxidable AISI 316L.-Determinar la velocidad mnima de termofluencia para cada tensin aplicada y su influencia en el tiempo de ruptura a partir de grficas elaboradas con datos experimentales.-Ampliar el conocimiento tecnolgico, proporcionando alcances que puedan ser de utilidad en la seleccin de materiales as como en el campo del diseo.1.2.4.SELECCIN DE VARIABLESA.VARIABLE INDEPENDIENTE-Tensin aplicada a la probeta en 4 niveles: 5 000, 10 000, 15 000 y 20 000 psi.B.VARIABLE RESPUESTA O DEPENDIENTE-Tiempo de ruptura por fluencia en caliente y tipo de fractura producido por la ruptura de la probeta.1.2.5.DELIMITACIONESLas pruebas experimentales efectuadas en este estudio estn relacionadas con la influencia de la tensin en el tiempo de ruptura de la probeta a una determinada temperatura en un horno de pruebas de termofluencia.1.2.6.METODOLOGALa metodologa empleada es de naturaleza experimental, obteniendo como respuesta al tiempo de ruptura y tipo de fractura en la probeta sometida a tensin a una determinada temperatura de ensayo.La metodologa a emplear es la que sigue:-Elaboracin de 12 probetas de acero inoxidable AISI 316L.-Realizacin del ensayo de termofluencia a tensiones de 5 000, 10 000, 15 000 y 20 000 psi a una temperatura constante de 760 C.-Elaboracin de tablas y grficas de los datos experimentales.-Obtencin de la deformacin real, tiempo de ruptura y la velocidad de fluencia estacionaria a partir de los datos experimentales.-Obtencin de una relacin funcional entre las variables de estudio mediante el anlisis estadstico de los resultados.-Discusin de los resultados obtenidos.-Recomendaciones en el empleo de este acero con respecto al tema de investigacin.

CAPTULO II - FUNDAMENTO TERICO

>

2.1.COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES BAJO CARGALos materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se sabe adems que, hasta cierta carga lmite el slido recobra sus dimensiones originales cuando se le descarga. La recuperacin de las dimensiones originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al comportamiento elstico. La carga lmite por encima de la cual ya no se comporta elsticamente es el lmite elstico. Al sobrepasar el lmite elstico, el cuerpo sufre cierta deformacin permanente al ser descargado, se dice entonces que ha sufrido deformacin plstica.El comportamiento general de los materiales bajo carga se puede clasificar como dctil o frgil segn que el material muestre o no capacidad para sufrir deformacin plstica. Los materiales dctiles exhiben una curva Esfuerzo - Deformacin que llega a su mximo en el punto de resistencia a la tensin. En materiales ms frgiles, la carga mxima o resistencia a la tensin ocurre en el punto de falla. En materiales extremadamente frgiles, como los cermicos, el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensin y el esfuerzo de ruptura son iguales. En la figura 2.1. se muestra el comportamiento Esfuerzo - Deformacin de materiales frgiles y dctiles.La deformacin elstica obedece a la Ley de Hooke . La constante de proporcionalidad E llamada mdulo de elasticidad o de Young, representa la pendiente del segmento lineal de la grfica Esfuerzo - Deformacin, y puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia del material a la deformacin elstica. En la deformacin plstica la Ley de Hooke deja de tener validez.A escala atmica, la deformacin elstica macroscpica se manifiesta como pequeos cambios en el espaciado interatmico y los enlaces interatmicos son estirados. Por consiguiente, la magnitud del mdulo de elasticidad representa la resistencia a la separacin de los tomos contiguos, es decir, a las fuerzas de enlace interatmicas.A escala atmica, la deformacin plstica corresponde a la rotura de los enlaces entre tomos vecinos ms prximos y a la reformacin de stos con nuevos vecinos, ya que un gran nmero de tomos o molculas se mueven unos con respecto a otros; al eliminar la tensin no vuelven a sus posiciones originales.

FIGURA 2.1.Diagrama Esfuerzo - Deformacin para materiales dctiles y frgiles

2.2.LA CURVA ESFUERZO - DEFORMACINLa curva usual Esfuerzo - Deformacin (llamada tambin convencional, tecnolgica, de ingeniera o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformacin en trminos de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy til cuando se est interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propsito de diseo en ingeniera. Por otra parte, este tipo de representacin no es tan conveniente para mostrar la naturaleza del proceso de endurecimiento por trabajo en los metales, en otras palabras no proporciona una indicacin de las caractersticas de deformacin en el metal.La curva Esfuerzo real - Deformacin real (denominada frecuentemente, curva de fluencia, ya que proporciona el esfuerzo necesario para que el metal fluya plsticamente hacia cualquier deformacin dada), muestra realmente lo que sucede en el material. Por ejemplo en el caso de un material dctil sometido a tensin este se hace inestable y sufre estriccin localizada durante la ltima fase del ensayo y la carga requerida para la deformacin disminuye debido a la disminucin del rea transversal, adems la tensin media basada en la seccin inicial disminuye tambin producindose como consecuencia un descenso de la curva Esfuerzo - Deformacin despus del punto de carga mxima. Pero lo que sucede en realidad es que el material contina endurecindose por deformacin hasta producirse la fractura, de modo que la tensin requerida debera aumentar para producir mayor deformacin. A este efecto se opone la disminucin gradual del rea de la seccin transversal de la probeta mientras se produce el alargamiento. La estriccin comienza al alcanzarse la carga mxima.Los parmetros de ambas curvas son:Esfuerzo de ingeniera : Es la carga dividida por el rea transversal original.

Esfuerzo real : Es la carga dividida por el rea transversal instantnea.

Deformacin de ingeniera : Relacin de la variacin de la longitud respecto a la longitud inicial.

Deformacin real : Relacin de la variacin de la longitud respecto al valor instantneo de esta.

Relacionando ambos esfuerzos y deformaciones tenemos:

Estas ecuaciones son vlidas hasta el punto de esfuerzo mximo; a partir de este punto el esfuerzo y la deformacin reales deben ser calculadas a partir de las medidas de la carga, secciones transversales y longitudes de pruebas reales. En la figura 2.2., ntese que el esfuerzo real necesario para aumentar la deformacin contina aumentando una vez superado el punto M hasta el punto de fractura, formando aproximadamente una lnea recta. Coincidiendo con la formacin de la estriccin se origina un estado complejo de esfuerzos en esta zona (es decir, existen otras componentes del esfuerzo adems del esfuerzo axial). Por consiguiente, el esfuerzo axial correcto en la regin de la estriccin es ligeramente menor que la calculada a partir de la carga aplicada y del rea de la seccin de la estriccin.

FIGURA 2.2.Comparacin entre curvas Esfuerzo - Deformacin de ingeniera y Esfuerzo - Deformacin real

2.3.DEFECTOS EN EL ARREGLO ATMICO CRISTALINO EN LOS MATERIALESTodos los materiales tienen defectos en el arreglo atmico cristalino, las cuales tienen efecto en el comportamiento del material. Controlando las irregularidades reticulares se hacen ms resistentes los metales y sus aleaciones.El trmino defecto o imperfeccin se utiliza generalmente para describir cualquier desviacin de una disposicin ordenada de puntos reticulares.Cuando la desviacin de la disposicin peridica de la red que est localizada en la proximidad de unos pocos tomos solamente, se denomina defecto o imperfeccin de punto. Sin embargo, si el defecto se extiende a travs de zonas del cristal, se denomina defecto o imperfeccin reticular. Los defectos reticulares se pueden dividir en defectos de lnea y defectos de superficie o plano.2.3.1.DEFECTOS DE LNEA O DISLOCACIONESSon imperfecciones lineales o unidimensionales en una red en torno a algunos tomos desalineados, que de otra manera sera perfecta.Es posible identificar dos tipos de dislocaciones:1-Dislocacin de borde, de arista, de lnea, de cua o de Taylor - Orowan: Es un defecto lineal centrado alrededor de la lnea definida por el extremo del semiplano de tomos extra. La lnea de la dislocacin se mueve en la direccin de la tensin de cizalladura aplicada.2-Dislocacin de alabeo, de tornillo o helicoidal: Es el resultado de una distorsin de cizalladura; la lnea de la dislocacin pasa a travs de una espiral formado por rampas de planos atmicos. El movimiento de la lnea de dislocacin es perpendicular a la direccin de la tensin.La formacin de un escaln sobre la superficie de un cristal se da en ambos casos como se puede apreciar en la figura 2.3.

FIGURA 2.3.Dislocaciones de cua y helicoidal

El proceso por el cual se mueve una dislocacin y causa que un metal se deforme se denomina deslizamiento. La direccin en la cual se mueve la lnea de la dislocacin, o sea, la direccin de deslizamiento, es la direccin del vector de Burgers para dislocaciones de cua (el vector de Burgers es perpendicular a la lnea de dislocacin). Durante el deslizamiento la dislocacin de borde barre el plano formado por el vector de Burgers y la dislocacin; este se llama plano de deslizamiento. La combinacin de la direccin y el plano de deslizamiento constituye el sistema de deslizamiento.En el caso de dislocaciones helicoidales se produce el mismo resultado, pero la dislocacin se mueve en direccin paralela al vector.El proceso de deslizamiento es til para comprender el comportamiento mecnico de los metales ya que:1-Explica por que la resistencia de los metales es mucho ms baja que el valor calculado a partir de la unin metlica. 2-El deslizamiento proporciona ductilidad a los metales, caso contrario si no existieran dislocaciones los metales seran frgiles y no podran ser conformados en formas tiles por los variados procesos de conformado de materiales que existe, tales como la forja. 3-Se controlan las propiedades mecnicas de un metal o aleacin interfiriendo el movimiento de las dislocaciones. Un obstculo introducido en el cristal impide que se deslice una dislocacin a menos que se apliquen fuerzas elevadas; en este caso el metal debe ser ms resistente.El esfuerzo cortante resultante puede producirse en el sistema de deslizamiento, ocasionando que la dislocacin se mueva sobre el plano de deslizamiento en la direccin de deslizamiento. El esfuerzo cortante crtico es el esfuerzo cortante mnimo requerido para romper suficientes enlaces metlicos a fin de que ocurra el deslizamiento.2.3.2.DEFECTOS PUNTUALESSon discontinuidades de la red que involucran uno o varios tomos, distorsionando el acomodamiento perfecto de los tomo circundantes. Se produce un hueco o vacante cuando se pierde un tomo en un nodo normal. Las vacantes o huecos se producen en la estructura cristalina durante la solidificacin a elevadas temperaturas, o como consecuencia de una dao por efectos de radiacin. En la figura 2.4. se aprecian los tipos de defectos puntuales.La adicin intencional de tomos intersticiales y sustitucionales en la estructura de un material es la base para el endurecimiento por solucin slida de los materiales.

FIGURA 2.4.Defectos puntuales

2.3.3.DEFECTOS DE SUPERFICIESon los lmites que separan a un material en regiones, cada una de ellas teniendo la misma estructura cristalina pero diferentes orientaciones.A.Lmites o bordes de granoLa microestructura de los metales consta de muchos granos o cristales contiguos. Un grano es un monocristal dentro la cual el ordenamiento de los tomos es idntico, pero la orientacin del arreglo atmico o de la estructura cristalina para cada grano contiguo es diferente. Un borde de grano es la superficie que separa los granos individuales, siendo una zona donde los tomos no se encuentran espaciados de manera apropiada, tal como lo muestra la figura 2.5. Se puede controlar las propiedades de un metal a travs del endurecimiento por tamao de grano. Reduciendo el tamao de grano se incrementa el nmero de granos por unidad de volumen, y por consiguiente la cantidad de fronteras o bordes de grano. Cualquier dislocacin encontrar un lmite de grano al solo moverse un poco, incrementndose la resistencia del metal al obstaculizar el movimiento de las dislocaciones. La ecuacin Hall - Petch relaciona el tamao de grano con el esfuerzo de fluencia del metal

Son posibles varios grados de desalineamiento cristalogrfico entre granos vecinos. Cuando la diferencia de orientacin es pequea del orden de unos pocos grados, se denomina lmite de grano de ngulo pequeo, el cual se genera al alinearse dislocaciones de cua. Este tipo de defecto se denomina lmite de inclinacin. Lmites de grano de ngulo pequeo torsionados se generan al formarse dislocaciones helicoidales. Frecuentemente se denomina subgranos a las regiones del material separadas por lmites de grano de ngulo pequeo.

FIGURA 2.5.Arreglo de los tomos en los lmites de grano

2.4.MOVIMIENTO ATMICO EN LOS MATERIALES2.4.1.DIFUSINEs el movimiento de los tomos en un material en forma ordenada, tendiendo a eliminar las diferencias de concentracin y producir una composicin homognea en el material.2.4.2.MECANISMOS DE DIFUSINA.Difusin por vacantesImplica la sustitucin de tomos, un tomo deja su lugar en la red para ocupar una vacante (creando un nuevo sitio vaco en su posicin original en la red).B.Difusin intersticialDonde un tomo se mueve de un intersticio a otro. No requiere de vacantes para llevarse a cabo. En ocasiones un tomo sustitucional deja su lugar en la red normal y se traslada a un intersticio muy reducido.C.Difusin por intercambio simpleEl tomo se mueve describiendo un movimiento circular. Es llamado tambin intercambio cclico.

FIGURA 2.6.Mecanismos de difusin

2.4.3.ENERGA DE ACTIVACIN PARA LA DIFUSINUn tomo que se difunde debe escurrirse entre los tomos circundantes para ocupar su nueva posicin. El tomo que est un sitio de baja energa estable, para desplazarse a otro lugar el tomo debe atravesar una barrera de energa potencial que requiere una energa de activacin . El calor proporciona esta energa para vencer esta barrera. Normalmente se necesita menos energa para forzar un tomo intersticial a que pase entre los tomos circundantes; en consecuencia, la energa de activacin es menor en la difusin intersticial que en la difusin por vacantes. Una energa baja de activacin revela una difusin fcil. 2.4.4.VELOCIDAD DE DIFUSIN - PRIMERA LEY DE FICKLa velocidad a la cual los tomos se difunden en un material se mide por la densidad de flujo J, la cual se define como el nmero de tomos que pasa a travs de un plano de rea unitaria por unidad de tiempo.

Cuando se incrementa la temperatura de un material, el coeficiente de difusin y la densidad de flujo de tomos tambin se incrementan. A temperaturas mayores, la energa trmica proporcionada a los tomos que se difunden les permite superar la barrera de energa de activacin y poder desplazarse ms fcilmente a otros sitios en la red. Por esta razn los tratamientos trmicos de los metales y el procesamiento de los cermicos se realizan a temperaturas elevadas, donde los tomos se mueven rpidamente para concluir las reacciones o alcanzar las condiciones de equilibrio.2.4.5.LA ENERGA DE ACTIVACIN Y EL MECANISMO DE DIFUSINUn valor pequeo de la energa activacin Q incrementa el coeficiente de difusin y la densidad de flujo, puesto que se necesita menos energa trmica para superar la barrera de energa de activacin, que es menor. La difusin intersticial, con baja energa de activacin, ocurre normalmente a un orden de magnitud menor, o ms rpidamente que la difusin por vacantes o por tomos sustitucionales. Las energas de activacin son usualmente menores en los tomos que se difunden a travs de estructuras cristalinas abiertas, en comparacin con las estructuras cristalinas compactas.Las energas de activacin son tambin menores para la difusin de los tomos en los materiales con temperaturas bajas de fusin y son generalmente menores en los tomos sustitucionales pequeos comparados con los tomos ms grandes.2.5.TERMOFLUENCIAEs conocida como fluencia en caliente, fluencia lenta o creep (en ingls) y se le define como la deformacin plstica dependiente del tiempo a temperaturas elevadas y esfuerzos constantes de un material. Dicho material puede estirarse y finalmente fallar, aun si el esfuerzo aplicado es menor que el de fluencia a tal temperatura. Normalmente es un fenmeno no deseable que a menudo es el factor que limita el tiempo en servicio de una pieza. Se produce en todo tipo de materiales; en los metales es importante solamente a temperaturas superiores a 0,4Tm, donde Tm es la temperatura absoluta de fusin.2.5.1.EL ENSAYO DE TERMOFLUENCIAEs un experimento a la traccin, a temperaturas y carga constante, durante el cual se mide la deformacin en funcin del tiempo. Al realizar un ensayo de termofluencia a fin de determinar los mecanismos de termofluencia involucrado, es usualmente necesario variar o disminuir la carga durante el ensayo para compensar la reduccin del rea transversal de la probeta y mantener un esfuerzo constante, pero la mayora de los ensayos no se hacen a esfuerzo constante, sino ms bien a carga constante, usado para obtener datos tcnicos de diseo y adems por la facilidad que representa el preparar un equipo experimental ms simple. Los ensayos por medio de carga constante son usualmente aceptables en ingeniera por dos razones:1-La mayora de los datos de ingeniera implican velocidades de termofluencia muy lenta, por lo que durante el periodo de un ensayo de termofluencia ordinario solamente ocurre una reduccin nominal en la seccin transversal de la probeta y el esfuerzo es casi constante durante el ensayo.2-Un ensayo a carga constante esta de acuerdo con la prctica usual de ingeniera de graficar los datos del ensayo a la traccin de corta duracin utilizando un esfuerzo igual a la carga instantnea dividido por el rea transversal de la probeta.Para este ensayo se utiliza una probeta de seccin circular, similar a la probeta de traccin, aunque en algunos casos se aumenta la distancia entre puntos. Con una distancia mayor entre puntos se facilita la medida de la deformacin, ya que da una extensin total mayor.2.5.2.LA CURVA TPICA DE TERMOFLUENCIALa curva de termofluencia es una representacin grfica del alargamiento de la probeta contra el tiempo, para una temperatura determinada y bajo condiciones constantes de carga o esfuerzo real.La figura 2.7., muestra las 4 regiones, etapas o zonas del alargamiento, las cuales son:1-Alargamiento inicial o instantneo2-Etapa primaria o fluencia primaria, transiente o transitoria3-Etapa secundaria o fluencia secundaria, a velocidad constante o estacionaria4-Etapa terciaria o fluencia terciaria o de fractura

FIGURA 2.7.Curva tpica de termofluencia

En el alargamiento inicial se da la deformacin instantnea de la probeta, la cual es principalmente elstica.La fluencia primaria, corresponde a una zona de velocidad de fluencia decreciente, es decir, la pendiente de la curva disminuye con el tiempo. Esto indica el hecho de que las alteraciones estructurales, que ocurren en el metal, actan para retardar los procesos de flujo normal. Estos cambios ocurren primordialmente en el nmero, tipo, y disposicin de las dislocaciones. Se produce un deslizamiento en planos adyacentes espaciados ms estrechamente que a la temperatura ambiente y con desplazamientos menores que a la citada temperatura.La fluencia secundaria, corresponde a un perodo de velocidad de fluencia constante, como resultado de un equilibrio entre los procesos en competencia de endurecimiento por deformacin y recuperacin (o restauracin). Durante esta etapa, los planos de deslizamiento se doblan desarrollando pliegues (kinks) y, eventualmente, resulta una estructura subgranular. El balance de los dos procesos ya mencionados no puede continuar en forma indefinida, con especialidad si las probetas comienzan a experimentar estriccin. Eventualmente, se alcanzar un punto en donde el aumento en la velocidad de termofluencia, causada por la elevacin del esfuerzo, vencer el endurecimiento por deformacin (es decir, se desarrolla un proceso de ablandamiento, a velocidad mayor que el endurecimiento). En este punto comienza la ltima fase.En la fluencia terciaria se produce una aceleracin de la velocidad de fluencia hasta la rotura final de la probeta. Este tipo de rotura se denomina frecuentemente ruptura, y se produce debido a cambios microestructurales y/o cambios metalrgicos; por ejemplo, la separacin de los bordes de grano y la formacin de fisuras internas, cavidades y huecos.Probablemente el parmetro ms importante de un ensayo de termofluencia sea la pendiente de la porcin de fluencia secundaria , lo cual a menudo se denomina velocidad mnima de termofluencia o velocidad de fluencia estacionaria . Este es el parmetro de diseo a utilizar en ingeniera para aplicaciones de vida larga. Por otro lado, para situaciones de fluencia de vida corta, el tiempo de ruptura Tr, es la consideracin dominante en el diseo.2.5.3.INFLUENCIA DE LA TENSIN Y LA TEMPERATURATanto la temperatura como el nivel de la tensin aplicada influyen en las caractersticas del comportamiento bajo fluencia en caliente, tal como se aprecia en la figura 2.8., en (a) se muestra una familia de curvas en un ensayo a temperatura constante y a diversos esfuerzos; en (b) se mantiene constante el esfuerzo y se vara la temperatura. A temperaturas sustancialmente inferiores a 0,4Tm y despus de la deformacin inicial, la deformacin es virtualmente independiente del tiempo. Al aumentar la tensin o la temperatura, se obtiene lo siguiente: 1-La deformacin instantnea en el momento de la aplicacin de la carga aumenta.2-La velocidad de fluencia estacionaria aumenta.3-El tiempo de ruptura disminuye.Se puede apreciar la dependencia de la velocidad de fluencia con respecto a la temperatura y esfuerzo en base a la ecuacin de Arrhenius:

La ecuacin anterior describe la cintica de las reacciones qumicas. Las ecuaciones de este tipo, adems de su aplicacin en este caso, son aplicables a la recristalizacin y el desarrollo granular, el temple del acero y la difusin metlica de estado slido; o sea, los movimientos de los tomos en los slidos metlicos.

FIGURA 2.8.Familia de curvas que muestra la influencia de la tensin y la temperatura en termofluencia

2.5.4.MECANISMOS DE DEFORMACIN EN LA TERMOFLUENCIALa deformacin a temperatura elevada se caracteriza por su extrema heterogeneidad. La medida del alargamiento local de fluencia en diferentes puntos de una probeta muestra que la deformacin local experimenta variaciones peridicas en el tiempo que no se registran en la variacin de la deformacin en la distancia total entre puntos de la probeta. En las probetas de grano grueso puede producirse, en regiones localizadas, rotaciones reticulares que ocasionan zonas de orientacin anmala.A.DeslizamientoEn la deformacin plstica se produce la activacin de las fuentes de dislocacin. Es posible que la energa trmica ayude al esfuerzo aplicado a vencer la barrera de energa que impide formar un anillo de dislocacin. La energa trmica ayuda a una dislocacin a moverse a travs de un cristal expandindose rpidamente bajo un esfuerzo aplicado y venciendo el esfuerzo de Peierls, que es la fuerza que mantiene a una dislocacin en su posicin de baja energa en la red cristalina. La importancia de este esfuerzo no es clara aun, pero parece que en ciertos metales, a temperaturas muy bajas, el esfuerzo de Peierls puede ser un factor controlador en el movimiento de la dislocacin. Se sabe que el proceso por el cual se mueve una dislocacin y causa que un metal se deforme se denomina deslizamiento. Cuando los metales se deforman a temperaturas elevadas se observan nuevos sistemas de deslizamiento. Las bandas de deslizamiento producidas a alta temperatura no se asemejan a las lneas rectas de deslizamiento que se producen a la temperatura ambiente. Aunque a temperaturas elevadas pueda iniciarse el deslizamiento como bandas espaciadas con relativa uniformidad, cuando la deformacin progresa hay tendencia a que el cizallamiento posterior se limite a unas pocas bandas de deslizamiento. La tendencia a que se produzca el deslizamiento cruzado y la formacin de bandas de deformacin aumenta con la temperatura. Hanson y Wheeler encontraron que el espaciado de las bandas de deslizamiento aumentaba con el incremento de la temperatura o con la disminucin de la tensin. Posteriormente mostraron que el espaciado de las bandas de deslizamiento era inversamente proporcional a la tensin, pero independiente de la temperatura. En la proximidad de los lmites de grano se producen fenmenos complejos de deformacin. A temperatura elevada estos lmites restringen menos la deformacin que a temperatura ambiente. B.Interseccin de dislocacinTodos los cristales reales contienen una red de dislocacin interconstruidas que crece en complejidad con el aumento de la deformacin plstica. Esta es llamada la floresta de dislocaciones y debido a ella, cualquier dislocacin del deslizamiento no se mueve lejos antes de intersectar a otras dislocaciones que pasan por su plano de deslizamiento a diversos ngulos. El proceso de interseccin es importante por dos razones: 1-El forzamiento de una dislocacin a travs del campo de esfuerzo de otra dislocacin implica un elemento de trabajo.2-Debido a la interseccin, las dislocaciones en cuestin pueden recibir escalones, cuyo movimiento a travs de la red cristalogrfica puede ser ayudado trmicamente.C.Movimiento de las dislocaciones con escalonesEl segundo efecto de una interseccin de dislocacin es la formacin de escalones sobre las dislocaciones. Esta formacin es particularmente importante cuando las dislocaciones son en la orientacin helicoidal porque los escalones tienen una orientacin de borde. Este tipo de escaln se puede mover por deslizamiento a lo largo de la dislocacin, pero debe de moverse por ascensin en la direccin de corrimiento de la dislocacin helicoidal. D.Ascenso o trepado de dislocacionesEl ascenso simple de las dislocaciones de borde depende de la difusin de lugares vacantes, bien hacia las dislocaciones de borde (ascenso positivo), o lejos de ellas (ascenso negativo) y la deformacin por termofluencia resultante del ascenso deber implicar tambin la energa de activacin para autodifusin. El ascenso de las dislocaciones es necesario para que se produzca la alienacin vertical de las dislocaciones de cua sobre los planos de deslizamiento que origina lmites de grano de ngulo pequeo en el proceso de poligonizacin. El ascenso de las dislocaciones es un factor importante en la fluencia lenta de los metales en la que la energa de activacin para el estado de fluencia estacionaria es igual a la necesaria para la autodifusin de los metales puros. El hecho de que la autodifusin se produzca por el movimiento de vacantes implica que en la fluencia lenta debe intervenir el trepado de dislocaciones. Es posible que la funcin ms importante del ascenso durante la termofluencia sea la de ayudar a las dislocaciones a vencer los obstculos al deslizamiento. En otras palabras, la deformacin se efecta, primordialmente, por deslizamiento pero el factor que controla la cantidad de deslizamiento es el ascenso de las dislocaciones sobre los obstculos. E.Formacin de subgranosLa deformacin lenta es muy heterognea, lo que facilita a que la red se flexione. Se producen bandas de plegado, bandas de deformacin y flexin local en la proximidad de los lmites de grano. La poligonizacin puede coincidir con la flexin, porque a temperatura elevada se facilita el trepado de las dislocaciones. Al progresar la deformacin se da la formacin de celdas o subgranos, su tamao depende de la tensin y de la temperatura. Los subgranos grandes, o celdas se producen a temperaturas altas y a baja tensin o velocidad de fluencia.F.Deformacin en los lmites de granoLa relajacin en los lmites de grano indican que tiene cierto carcter viscoso a temperatura elevada. Esta es la razn por la cual los lmites de grano tienen gran movilidad en la fluencia lenta a temperatura elevada. Los principales procesos que se observan en los lmites de grano durante la fluencia lenta a temperatura elevada son:-El resbalamiento en los lmites de grano: Es un proceso de cizallamiento en la direccin de los lmites de grano, el cual es facilitado por la elevacin de la temperatura, la disminucin de la velocidad de fluencia o por ambos factores. El cizallamiento en los bordes es discontinuo con el tiempo y la cantidad de desplazamiento por cizalladura no es uniforme a lo largo del lmite.-La migracin de los lmites de grano: Es el desplazamiento de los lmites en una direccin inclinada respecto a ellos. Se la puede considerar como un crecimiento de grano provocado por la tensin. La migracin de los lmites de grano durante la fluencia lenta implica un proceso de restauracin, la cual es importante ya que permite al material distorsionado, adyacente a los lmites de grano, quedar en disposicin de sufrir nuevas deformaciones. Los lmites de grano de forma ondulada observados en la fluencia lenta a temperatura elevada se deben a la deformacin heterognea en dichos lmites y de su migracin. A fin de que la deformacin de los lmites de grano no contenga grietas es necesario que la deformacin sea continua a lo largo de estas.-La formacin de pliegues: Es el resultado del acoplamiento de la deformacin de los lmites de grano a temperatura elevada.2.5.5.DISTRIBUCIN DE LAS TENSIONES EN EL CUELLO DE LA PROBETALa formacin de un cuello en la probeta introduce un estado complejo de tensiones triaxiales en esa regin. La entalla suave producida, genera tensiones radiales y transversales que elevan el valor de la tensin longitudinal requerida para producir el flujo plstico. Por tanto, la tensin real media en el cuello, determinada al dividir la carga de traccin axial por el rea mnima de la seccin transversal en el cuello de la probeta, es ms alta que la tensin necesaria para producir el flujo plstico si prevaleciera una simple traccin. La figura 2.4. presenta la geometra de la regin del cuello y las tensiones desarrolladas por esta deformacin localizada.Bridgman realiz un anlisis matemtico que permite una correccin a la tensin axial media para compensar la introduccin de tensiones transversales, con las siguientes condiciones:1-El contorno del cuello es aproximadamente un arco de circunferencia de radio R.2-La seccin transversal de la regin del cuello sigue siendo circular a travs de todo el ensayo.3-Se puede aplicar el criterio de Von Mises, que indica que la fluencia se inicia cuando la energa elstica de distorsin alcanza un valor crtico.4-Las deformaciones son constantes en la seccin transversal del cuello.De acuerdo al anlisis, la relacin de la tensin axial real en el cuello (tensin efectiva) con la tensin axial media es:

FIGURA 2.9.Geometra de la regin de estriccin localizada y las tensiones que actan sobre un elemento de superficie

2.5.6.FRACTURA A TEMPERATURAS ELEVADASRosenhain y Ewen tenan conocimiento de que al elevarse la temperatura exista una transicin de fractura transcristalina (o transgranular) a intercristalina (o intergranular), entendindose por fractura transcristalina cuando los granos son ms dbiles que sus lmites, y por fractura intercristalina cuando los lmites de grano son los de mayor debilidad. Es propicio mencionar el trmino temperatura equicohesiva (TEC ) dado por Jeffries que defini como la temperatura a la que los granos y los lmites de grano tienen la misma resistencia. Esta temperatura puede estar bien definida, o estar dentro de un rango de temperaturas y depende, entre otras variables como la tensin y la temperatura, de la velocidad de deformacin.La superficie de los lmites de grano aumenta al disminuir el tamao de grano, un material de grano grande tendr ms resistencia por encima de la temperatura equicohesiva, que uno de grano fino. La figura 2.5. (b), muestra que al reducirse la velocidad de deformacin disminuye la temperatura equicohesiva y aumenta con ello la tendencia a la fractura intercristalina debido a que la velocidad de deformacin sobre la resistencia mecnica - temperatura tiene mayor efecto sobre la resistencia de los lmites de grano que para los granos. Por debajo de dicha temperatura ocurre lo contrario. Para los metales y aleaciones de pureza comercial, la temperatura equicohesiva se encuentra en un intervalo relativamente estrecho, pero para el material de alta pureza existe un intervalo amplio de temperatura en las que la resistencia mecnica de los granos y la de los lmites de grano se diferencia muy poco, segn la figura 2.5. (c), y la fractura transcristalina puede ocurrir a temperaturas ms elevadas.

FIGURA 2.10.Temperatura equicohesiva

A.Fractura intercristalinaLas fracturas intercristalinas a temperaturas elevadas, en un periodo inicial pueden tener aspectos bastantes diferentes, dependiendo del metal y de las condiciones del ensayo. Existen dos formas bien definidas, en la figura 2.11. (a) se muestra que se pueden formar cavidades en las esquinas de los granos (en condiciones en que es posible el resbalamiento en los lmites de grano, se pueden iniciar las grietas en los puntos triples que se forman cuando coinciden tres lmites este tipo de falla en el lmite de grano predomina a tensiones elevadas, a las que la duracin total es corta). Cuando se puede producir migracin de lmites y formacin de pliegues, disminuye la tendencia a la fractura en los lmites de grano. La migracin traslada el lmite de grano deformado a una regin nueva, no deformada, del cristal, mientras que la formacin de pliegues permite la eliminacin de las concentraciones de tensiones en los vrtices de los granos por deformacin plstica dentro de los ltimos. En (b) se muestra el segundo tipo de fractura intergranular el cual se caracteriza por la formacin de huecos en los lmites de grano, especialmente en aquellas que son transversales a las tensiones de traccin. Los huecos crecen y coalescen en una grieta intercristalina. Este tipo de fractura es el predominante cuando la tensin es baja y la rotura se produce despus de transcurrido un largo tiempo. Un mecanismo propuesto para este tipo de iniciacin de la fractura consiste en la formacin de huecos por condensacin de vacantes, y crecimiento de los mismos por difusin hacia ellos de los citados defectos reticulares. Por otra parte, diversos experimentos indican que no pueden formarse huecos intercristalinos si no se produce resbalamiento en los lmites de grano. Actualmente no se puede decidir con seguridad si los huecos se forman por condensacin de vacantes o por efecto de fluencia plstica localizada.

FIGURA 2.11.Formas en que se presenta la fractura intercristalina

2.5.7.FRACTURA DCTIL Y FRACTURA FRGILA.Fractura dctilSe produce despus de una deformacin plstica extensa y apreciable antes y durante la propagacin de la grieta. Se observa en la superficie de fractura gran deformacin plstica (por ejemplo retorcimiento y desgarre).Se caracteriza por una propagacin lenta de la grieta (grieta estable, es decir se resiste a su extensin a menos que se aumente la tensin aplicada) por medio de un proceso de formacin y coalescencia de huecos. Para inducir la fractura dctil se requiere ms energa de deformacin ya que los materiales dctiles generalmente son ms tenaces.En la fractura en traccin de metales moderadamente dctiles la deformacin plstica produce una estrangulacin o zona de estriccin local. El proceso ocurre en varias etapas: despus de iniciarse la estriccin se forman pequeas cavidades en el interior de la seccin; a medida que la deformacin continua estas microcavidades se hacen mayores y coalescen para formar una grieta elptica; finalmente, se produce la fractura por la rpida propagacin de la grieta alrededor del permetro exterior de la estriccin, por deformacin de cizalladura formando un ngulo de 45 con respecto al eje de traccin, o sea, el ngulo en el cual la tensin de cizalladura es mxima. Este tipo de fractura con este contorno se le denomina fractura copa - cono.Cuando se analiza microscpicamente la regin fibrosa de la fractura copa - cono se encuentra que consiste en numerosos hoyuelos; esta estructura es caracterstica de la fractura que resulta de la rotura a traccin uniaxial. Cada hoyuelo es la mitad de una de las microcavidades que se formaron y que se separan durante el proceso de fractura. Los hoyuelos tambin se forman sobre los labios de cizalladura inclinados 45 en la fractura copa - cono. Sin embargo, estos tienen forma alargada o forma de C. Esta forma parablica puede ser indicativa de la rotura por cizalladura.B.Fractura frgilSe produce en una direccin perpendicular a la componente mxima del esfuerzo de tensin. Se caracteriza por una rpida velocidad de propagacin de grietas (grietas INESTABLES, es decir la grieta una vez iniciada contina espontneamente sin un aumento en la tensin aplicada) sin deformacin macroscpica y muy poca microdeformacin, similar al despegue de los cristales inicos., adems existe normalmente poca o ninguna deformacin plstica con poca absorcin de energa en el proceso de rotura. Esta ocurre en forma sbita y catastrfica sin ningn sntoma previo.Las superficies de fractura de los materiales que se han roto de manera frgil tienen sus propios detalles caractersticos: en algunas piezas de acero, una serie de marcas en forma de V se forman cerca del centro de la seccin de fractura que apuntan hacia el lugar de iniciacin.Otras superficies contienen lneas o crestas que irradian desde el origen de la grieta en forma similar a un abanico. A menudo ambos tipos de lneas son suficientemente gruesas para ser discernibles a simple vista.

FIGURA 2.12.Formas de fractura: dctil y frgil

2.5.8.REPORTE DE LOS DATOS DE TERMOFLUENCIALa informacin bsica que suministra el ensayo de tensin hasta la rotura se refiere al tiempo necesario para producir el fallo a una tensin nominal determinada y a una temperatura constante dada. Si el ensayo es de duracin adecuada, se acostumbra medir el alargamiento como funcin del tiempo para deducir la velocidad mnima de fluencia. La tensin se representa en escala logartmica doble como funcin del tiempo transcurrido hasta la rotura. Usualmente se obtiene una lnea recta para cada temperatura de ensayo.Otro mtodo usual para reportar los datos de termofluencia es la presentacin del logaritmo de la tensin en funcin del logaritmo de la velocidad mnima de fluencia. Se obtendrn frecuentemente lneas rectas para las temperaturas bajas, pero para las temperaturas elevadas aparecen puntos angulares debido a la inestabilidad estructural.Tambin es til representar los datos a travs de la resistencia a la fluencia, o la resistencia a la rotura, en funcin de la temperatura. La resistencia a la fluencia lenta o resistencia ala rotura es la tensin que a una temperatura dada produce una velocidad mnima de fluencia de determinada magnitud.Muchas veces es necesario disponer de datos de resistencia mecnica a temperatura elevada para condiciones no ensayadas experimentalmente. En estos casos se opta por extrapolar para un tiempo mayor de los datos existentes. Esta extrapolacin slo es de confianza cuando se tiene la seguridad de que en la regin extrapolada no se producen cambios estructurales que modifiquen la pendiente de las curvas. Puesto que a temperaturas elevadas suelen producirse cambios estructurales despus de transcurrido un tiempo ms corto, una forma de explorar la posibilidad de estos cambios consiste en examinar una representacin logartmica de la tensin en funcin de la duracin hasta la rotura correspondiente a una temperatura superior.Un procedimiento de extrapolacin emplea el parmetro de Larson - Miller, definido como:

Los resultados pueden representarse grficamente como el logaritmo de la tensin frente al parmetro de Larson - Miller.2.5.9.MATERIALES RESISTENTES A LA TERMOFLUENCIALos materiales comerciales ms resistentes a la termofluencia son las aleaciones, ya que contienen mejores propiedades generales para utilizarse a temperaturas elevadas que los metales puros. Se desarrolla aleaciones resistentes a la termofluencia incrementando la resistencia al flujo tanto de los granos como de los lmites de grano y reduciendo los efectos de recuperacin y ablandamiento. En general las aleaciones comerciales resistentes al calor se basan en una matriz que es una solucin slida, la cual es normalmente ms resistente a la termofluencia que un metal puro debido a que los elementos en solucin slida hacen ms difcil el movimiento de las dislocaciones a travs de la red cristalina.El fortalecimiento bsico est asociado con la formacin de atmsferas atmicas de soluto alrededor de las dislocaciones. En la mayora de los casos, los granos de la matriz son fortalecidos adems por endurecimiento de precipitacin. A bajas temperaturas, el precipitado es ms efectivo en la interferencia con el movimiento de las dislocaciones cuando el tamao de las partculas es muy pequeo y stas se encuentran ampliamente distribuidas en gran nmero a travs de la red. Los precipitados en las aleaciones comerciales son con frecuencia carburos, nitruros, xidos o compuestos intermetlicos.Un mtodo de mejorar la resistencia de la matriz a temperaturas elevadas es a travs del trabajo en fro, el cual no tiene que ser efectuado a temperatura ambiente, sino que puede ocurrir a cierta temperatura por debajo de la cual recristaliza el metal durante la deformacin. Un trabajo excesivo conducir a una temperatura de recristalizacin ms baja y a una tendencia mayor al ablandamiento durante un ensayo de termofluencia.La tabla A5.1. del Apndice V, muestra las composiciones nominales de cierto nmero de aleaciones para temperatura elevada. Las aleaciones primeramente desarrolladas fueron las ferrticas, y su finalidad era atender a las exigencias crecientes en temperatura de servicio de las plantas de energa de vapor. Son esencialmente aceros al carbono, a los que se aaden cantidades crecientes de cromo y molibdeno para formar carburos que resistan el ablandamiento. El molibdeno es eficaz para mejorar la resistencia a la fluencia lenta del acero. Por la tendencia a la oxidacin y la inestabilidad de la fase carburo, no se emplean estas aleaciones a temperaturas superiores a los 550 C. Por la mayor resistencia a la oxidacin de los aceros inoxidables austenticos se les pudo emplear hasta temperaturas de 650 C, aproximadamente. Las superaleaciones para los motores de reaccin son aleaciones a base de nquel o de cobalto, que, en general, contienen cromo en cantidad apreciable para mejorar la resistencia a la oxidacin.La resistencia a temperatura elevada de los metales est relacionada con el punto de fusin. El titanio, cromo, niobio, molibdeno, tantalio y volframio, estn en orden de puntos de fusin creciente; son metales relativamente corrientes con puntos de fusin superiores a los del hierro, el cobalto y el nquel, que son los componentes principales de las superaleaciones actuales.

CAPTULO III - MATERIALES Y MTODOS

>

3.1.MATERIALES3.1.1.MATERIAL DE ESTUDIOEl material utilizado en el presente estudio experimental es el acero inoxidable fabricado por la firma Sueca BOEHLER A200 AISI 316L.Los aceros inoxidables se seleccionan por su excelente resistencia a la corrosin. Todos los verdaderos aceros inoxidables contienen un mnimo de 12% de cromo, lo que permite la formacin de una delgada capa protectora de xido de cromo cuando el acero se expone al oxgeno. Hay cuatro categoras de aceros inoxidables basadas en la estructura cristalina y el mecanismo de endurecimiento: austentico, ferrtico, martenstico y los endurecidos por precipitacin. En nuestro caso es del tipo austentico.3.1.2.CARACTERSTICAS DEL MATERIALEs un acero inoxidable, aleado al cromo - nquel - molibdeno con alta resistencia a la corrosin intercristalina a temperaturas hasta 400 C. Debido a su contenido de Molibdeno este es ms resistente a cidos con efectos reductores como cido sulfrico diluido y cido clorhdrico, y a medios causantes de corrosin por picaduras, y por tensiones, que otros aceros 18/8 sin Molibdeno.A.APLICACIONESTanques, tubos griferas en la industria qumica, tales como fabricas de papel, celulosa; industria fotogrfica, tintoreras textiles de alta exigencia qumica, como tambin para instrumentos de medicina y ciruga.B.DIMENSIONESLas probetas empleadas tienen una longitud total de 220 mm, longitud de prueba de 120 mm y dimetro de 6 mm, longitud calibrada de 6 cm en la zona central de la longitud de prueba (para referencia de variacin de la longitud conforme se produce el alargamiento de la probeta), longitud paralela de 100 mm y 3/4 de dimetro con un orificio de 10 mm a cada lado para la sujecin de la probeta. El radio de entalle entre la longitud de prueba y paralela es de 10 mm. Las medidas se pueden apreciar en la figura A1.1. del Apndice I.C.COMPOSICIN QUMICATABLA 3.1.Especificaciones de la composicin qumica del acero inoxidable AISI 316L.

D.PROPIEDADES MECNICASTABLA 3.2.Propiedades mecnicas del acero inoxidable AISI 316L.

3.1.3.EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES CONSUMIBLESA.EQUIPOSEquipo de termofluenciaFabricado para el ensayo de termofluencia. Cuenta con:1 horno de termofluencia1 regulador de temperatura (control automtico)1 termocupla1 reloj cronometrado1 regla milimetrada1 gata hidrulica4 pesas, cada una de 20 kg aproximadamenteTorno HorizontalMarca : MHASA Tipo : SNA 280X750 Potencia : 3,2 KWEsmerilMarca : COVINGTONS RPM : 1 800 r.p.m.Pulidora (Desbaste)Marca : RATHENOW Modelo : METASINEX RPM : 1 200 r.p.m. Pulidora Rotativa (Pulido)Marca : RATHENOW Modelo : MONTASUPAL RPM : 1 200 r.p.m.TaladroMarca : STRANDS Tipo : S32ME Potencia : 1.8 / 2.2 KW Microscopio ptico de BarridoMarca : CARL ZEISS JENA Modelo : NEOPHOT 21 Rango : 10-2000 aumentosB.INSTRUMENTOSReloj cronometradoArco de sierraTenazas, guantes, mscaraLlave francesaVernierNivel, para alinear la probeta verticalmenteC.MATERIALES CONSUMIBLESPara corte: sierraMaterial de asbestoPapeles abrasivos 600, 400, 320, 280, 220; para desbaste y pulidoLijas 180 y 400Material para fotografa: Pelcula Fuji ISO 100 de 36 tomas3.2.MTODO3.2.1.MTODO EXPERIMENTALA.DISEO EXPERIMENTAL EMPLEADOEl diseo experimental usado para el presente trabajo de investigacin es un diseo unifactorial con 4 niveles con 3 repeticiones cada uno que hacen un total de 12 pruebas.TABLA 3.3.Matriz de contrastacin

Donde:Ti = tensin i - sima (5 000, 10 000, 15 000 y 20 000 psi)Pj = prueba o repeticin j - sima(Tr)ij = tiempo de ruptura por termofluencia en la i - sima tensin de la j - sima pruebaLos resultados fueron evaluados mediante el anlisis de varianza correspondiente a la prueba de Fisher (F) y a un nivel de confiabilidad del 95%.3.2.2.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEl procedimiento experimental fue el siguiente:1-Se marc en la probeta la longitud calibrada, de valor 6 cm (3cm a partir del centro hacia cada lado; en total se hicieron 3 marcas en cada probeta) en la zona de la longitud de prueba de dimensin 120 mm. Esto con la finalidad de facilitar la medicin del alargamiento total producido.2-Se introdujo la probeta dentro la mordaza inferior unindolas por medio de una pasador, luego se coloc el horno de termofluencia rodeando a ambos elementos para luego colocar la mordaza superior y unirla con un pasador al eje de traccin que comunica por medio de un brazo de palanca con las pesas.3-Nivelamos el eje de traccin y mordazas verticalmente por medio de un nivel; una vez comprobado esto procedemos a ajustar la tuerca de la mordaza inferior con la base de apoyo del equipo de termofluencia.4-Luego se procedi al encendido del horno de termofluencia; el cual aumentaba de temperatura desde la ambiental hasta los 760 C (temperatura de ensayo). Para evitar prdidas de calor al medio ambiente se cubri la zona superior e inferior del horno (por donde se realiza la entrada de la probeta al horno), con material de asbesto.5-Una vez alcanzada esta temperatura se mantuvo en estas condiciones por un lapso de 10 minutos sin aplicar la carga, con la finalidad de homogeneizar la temperatura de la probeta.6-Antes de aplicar la carga se tom medida de cuanto marcaba la flecha en la regla milimetrada (flecha sujetada al eje de traccin), luego se aplic la carga registrando en la regla la deformacin instantnea o alargamiento inicial producido en la probeta.7-A partir de ese momento se tomaron lecturas del alargamiento con respecto al tiempo hasta que la probeta fractur; obtenindose el tiempo de ruptura por termofluencia.8-Para referencia en el estudio experimental, se seccion una pequea zona de una probeta adicional para elaborar una probeta metalogrfica con el material en estado de suministro.3.2.3.PROCESAMIENTO DE LOS DATOSA.ELABORACIN DE TABLAS A PARTIR DE DATOS EXPERIMENTALESCon los valores para cada esfuerzo de tensin y de tres repeticiones cada una se procedi a calcular la deformacin de ingeniera, la deformacin real y el promedio del tiempo para cada repeticin.B.CONSTRUCCIN DE GRFICAS A PARTIR DE LAS TABLAS ELABORADASCon los valores de las tablas elaboradas se construy 4 grficas de Deformacin real por termofluencia vs. Tiempo para cada tensin. Registrndose en cada una los valores experimentales, una curva de tendencia y una curva lineal de tendencia de la etapa estacionaria, cada una con su respectiva ecuacin. Con la ecuacin de tendencia de la etapa estacionaria se calcul la velocidad de fluencia estacionaria.A manera de comprobar grficamente la variacin del tiempo de ruptura y la forma de la grfica, especialmente en la pendiente de la etapa estacionaria (pendiente que representa el valor de la velocidad de fluencia estacionaria) se hizo una grfica promedio para cada tensin aplicada. Luego se construy las grficas, a partir de datos ajustados por una lnea de tendencia, del Esfuerzo de tensin vs. Velocidad de fluencia estacionaria y la del Esfuerzo de tensin vs. Tiempo de ruptura, ambas en escala logartmica.C.ANLISIS ESTADSTICO DE LOS DATOSLos resultados del tiempo de ruptura por termofluencia se orden en la tabla 3.5. y su evaluacin estadstica se realiz por el mtodo del anlisis de varianza, esto se muestra en el Apndice III.Para ver la significacin de la variable tensin, se consideraron niveles de confianza del 95 % en la distribucin F.Se aplic la prueba de intervalos mltiples para ver si existe o no diferencias significativas entre las parejas de medias.D.TOMA DE FOTOGRAFAS DEL ESTUDIO EXPERIMENTALCon las probetas ya ensayadas, se procedi a la toma de fotografas comparando como ha variado la longitud de estas y el tipo de fractura producida de acuerdo al esfuerzo de tensin empleado. Se tom fotografas de la fractura en el microscopio ptico de barrido a fin de observar a gran escala la zona de fractura. Adems se fotografi la probeta metalogrfica con el material en estado de suministro.