Los metales con lim elástico aparente tiene una curva de fluencia o lo q es equivalente un diagrama de carga – alargamiento. Fig5-10
Por presencia de << impurezas intersticiales o de sustitución
La aparición de dientes en la curva tensión deformación se conoce como fluencia discontinua o repetida efecto Lechatelier. : este fenómeno se debe a la fluencia y al envejecimiento sucesivo mientras se esta ensayando en la probeta .
La deformación q tiene lugar en toda la amplitud es heterogénea, en el lim elástico superior localizada una cc de tensiones xej una marca aparece una banda discreta de metal deformado visible a simple vista.
BANDAS DE LUDERS , LINEAS DE HARTMANN O MARCAS DE DEFORMACION.
Al mismo tiempo q se forma la banda la carga desciende hasta el lim elástico inferior . la banda se propaga a lo largo de la longitud de la probeta produce la amplitud del alargamiento en el lim elástico.
Cuando se han formado varias bandas de luders la curva de fluencia es irregular en toda la amplitud de alargamiento correspondiendo a cada codo a la formación de una nueva banda de luders.
bandas de luders se han propagado hasta toda la longitud de la probeta el flujo aumenta del modo usual con la tensión
señala el fin de la amplitud del alargamiento en el lim elástico aparente.
eliminar el C y Ni de los aceros desaparece el lim elástico aparente pero se precisa solo el 0.001% de C y Ni para q reaparezca.
Cottrel atribuye el lim elástico aparente a la interacción de átomos solutos con dislocaciones .Los átomos solutos se difunden hacia las dislocaciones lo q hace descender la energía de deformación del cristal.
las dislocaciones quedan ancladas por una atm de átomos solutos.
Ahora la teoría ha sido modificada en sentido q hay una fuerte interacción entre átomos intersticiales y dislocaciones helicoidales cuando la red esta deformada asimétricamente por átomos solutos lo q origina una componente de tracción da la tensión .
Al < T° la atmósfera soluta se vuelve mas cc y por debajo de una T° critica la atmósfera se condensa en una línea de átomos solutos . Estos átomos ocupan una posición de energía de interacción max justamente por debajo del centro de una dislocación de cuña positiva // a la longitud de la dislocación.
La tensión cizallante requerida para arrancar una dislocación fuera de su atmósfera presenta un max cuando se presenta en función del desplazamiento. Por lo tanto las dislocaciones tienden a volver a su atmósfera cuando los desplazamientos son pequeños pero cuando se ha alcanzado cierta tensión el movimiento de la dislocación se hace más fácil al aumentar la distancia q le separa de la atmósfera .
La tensión a la q las dislocaciones se separan de la atmósfera corresponde al lim elástico superior.
Estas tensiones hace q se libere un torrente de dislocaciones q se pp en el plano de deslizamiento y se apilan en los lim del grano.
La cc de tensiones en el extremo del apilamiento se combina con la tensión aplicada en el grano siguiente y libera las dislocaciones de dicho grano de este modo una banda Luders se propaga por toda la probeta.
Envejecimiento por deformación
Asociado con el lim elástico aparente al calentar un metal a una T° relativamente baja después de deformarlo en frío aumenta la resistencia mecánica y baja la ductilidad.
La sensibilidad a la velocidad de def es la variación de tensión requerida para prod cierta alteración en la velocidad de def a T° cte .
La aparición de dientes en la curva tensión deformación se conoce como fluencia discontinua o repetida Se la denomina efecto Lechatelier. : este fenómeno se debe a la fluencia y al envejecimiento sucesivo mientras se esta ensayando en la probeta .
en el intervalo de T° en las q se produce el fenómeno el time requerido para la difusión de los átomos solutos hacia las dislocaciones es mucho menor q el q se precisa para un ensayo de tracción corriente .
Se ha observado la fluencia discontinua en las aleaciones de Al con 3% de Mg en el duraluminio en el latón alfa y en el acero ordinario al C.
Este intervalo de T° es too la zona en q los aceros muestran una sensibilidad min a la velocidad de deformación y una velocidad de envejecimiento por deformación acelerado.
El envejecimiento posterior al temple es un tipo real de endurecimiento por pp que tiene lugar después de templar desde la T° de solubilidad max del C y el Ni en la ferrita.
El envejecimiento posterior a T° amb o ligeramente superior produce un aumento de dureza y en el lim elástico como ocurre en el endurecimiento de las aleaciones de Al.
Para producir envejecimiento por temple no se precisa deformación plástica.
ENDURECIMIENTO POR
PARTICULAS EN SEGUNDA FASE
Too en la mayoría de los sistemas de aleaciones solo se puede producir en efecto de endurecimiento pequeño por adición en solución sólida .Entonces la mayoría de las aleaciones tienen una microestructura heterogénea compuesta por 2 o más fases.
Hay cierto # de estados diferentes .
Las 2 fases pueden ser dúctiles y hallarse presentes en la microestructura en forma masiva como latón alfa-beta.
Too la estructura puede estar formada por una fase dura y frágil en una matriz dúctil como los glóbulos de cementita en el acero globulizado.
El endurecimiento producido por partículas de 2 fase se suma al endurecimiento por solución por solución sólida producido en la matriz
En las aleaciones de 2 fases producidas por métodos de equilibrio la existencia de una segunda fase en la matriz asegura un endurecimiento por solución sólida máximo porq su presencia es el resultado de la sobresaturación de la fase continua .
Además la presencia de partículas de 2 fase en la matriz continua produce tensiones continuas internas localizadas q modifican la prop plásticas de la fase continua .
PARA LA COMPLETA COMPRENSIÓN de endurecimiento producido por partículas de 2 fase se han de considerar factores:
El tamaño forma y numero de distribución de las partículas de 2 fase la resistencia la ductilidad el comportamiento del endurecimiento por def de la matriz y de la 2 fase el encaje metalografico y la energía de enlace interfacilaes entre las fases .
Las aleaciones polifasicas cada fase aporta algo de propiedades al conjunto un promedio de las propiedades de las fases individuales
Las propiedades mecánicas sensibles a la estructura las propiedades del agregado están generalmente influidas por la interacción entre las 2 fases . Si se supone q la def de cada fase es igual la tensión media de la aleación para una def aumentara linealmente con la fracción en vol de la fase mas resistente
rmedia=f1r1 + f2r2
La fracción en vol de la fase 1 es f1 , y f1+f2=1 vea graf-5-12
Basándose en la hipótesis de la def lineales .
Las 2 fases están sometidas a tensiones iguales la def media esta dada:
`media=f1`1+f`2
vea fig5-12
La def de una aleación compuesta por dos fases dúctiles depende de la def total y de las fracciones en vol de la fase .
El deslizamiento se produce 1° en la fase mas débil y se halla presente en poca cantidad de fase mas fuerte la mayor parte de la def continua en la fase mas blanda .
En grandes def el flujo de la matriz se produce alrededor de partículas de la fase mas dura .
Si la fracción en vol de la fase dura es < 0.3 la fase blanda se def mas q la dura en reducciones hasta de 60% .
Con reducciones mayores las 2 fases se deforman mas uniformemente . Cuando las 2 fases se hallan presentes en cantidades iguales experimentan el mismo grado de deformación .
Las prop mecánicas de una aleación compuesta por una fase dúctil y otra frágil y dura dependen de la distribución de la frágil y dura en la microestructura.
Si la fase frágil se encuentra en forma de envuelta de lim de grano de lim de grano como en Cu-Bi sin O2 la aleación es frágil
Si la fase frágil se halla en forma de partículas discontinuas en los lim del grano como Cu-Bi con O2 la fragilidad se reduce ligeramente.
Cuando la fase frágil se encuentra en forma de una de fina dispersión uniformemente distribuida por toda la matriz blanda se obtienen una resistencia mecánica y ductilidad optimas . como en aceros martensítica revenida
El endurecimiento producido
por una 2 fase insoluble
finamente dispersa en una matriz
metálica se llama
endurecimiento por dispersión.
Para q se produzca la 2 fase debe tener poca solubilidad en la matriz incluso a T° elevadas.
En sistemas de endurecimiento por dispersión no hay coherencia entre las partículas de 2 fase y la matriz.
Es posible teóricamente producir un # se sistemas de endurecimiento por dispersión mezclando polvos metálicos finos en partículas de 2 fase con técnicas de metalurgia de polvos.
A causa de las partículas de 2 fase finamente dispersa estas aleaciones son resistente a recrisitalizacion y al crecimiento de grano q las aleaciones monofasicas.
Cuando se da un TT disolución y templa una aleación cuya 2 fase se encuentra en una solución sólida a T° elevada pero pp después de templarla al envejecerla a T° inferior se produce endurecimiento por pp o por envejecimiento. Ej aleaciones de Al y Cu-Be .
Para q se produzca la 2 fase ha de ser soluble a T° elevada pero debe mostrar una baja de solubilidad al bajar la T° . hay una coordinación entre las redes del pp y la matriz
Las exigencias imponen la baja de solubilidad en función de la T° limitan el # de sistemas útiles de aleaciones endurecibles por pp
Debida ala pequeña solubilidad del constituyente de la 2 fase en la matriz las partículas resisten al crecimiento o sobre envejecimiento mucho mas q las partículas de la 2 fase en sistema de endurecimiento por pp.
La formación de un pp coherente en un sistema de endurecimiento por pp como Al-Cu se hace en un # de pasos después de templado la solución sólida la aleación tiene zonas de segregación de soluto o apiñamiento .
Preston y Guiner uso los rayos X detecto el apiñamiento local esta estructura se lama GP . el cual puede producir deformación local de manera q la dureza
GP(1) es > para la solución sólida .
Con un envejecimiento adicional la dureza sigue > por la ordenación de grandes grupos de átomos de Cu sobre los planos {100} . de la matriz
Esta estructura se conoce como como GP(2) o h
A continuación sobre los planos {100} de la matriz se forman plaquitas definidas del pp CuAl2 o h´ q son coherentes con la matriz.
El pp coherente produce un campo de def aumentada en la matriz y un > dureza
Con mas envejecido se forma a partir de la red de transición h´ la fase d eqeuilibrio CuAL2 h.
Estas partículas ya no son coherentes con la matriz y por lo tanto la dureza es < . q cuando se hallaba con estructura coherente h´.
En la mayoría de las aleaciones endurecibles por pp el 1° pp q se ve en microscopios es de partículas q ya no son coherentes con la matriz .
El envejecimiento continuado mas allá de esta etapa produce un crecimiento de partículas y un > de dureza (vea graf 5-13)
En estado bruto de temple las bandas de deslizamiento se hacen mas finas , al formarse las zonas GP(2) y según la aleación avanza a un pto. max de dureza se puede obs cada vez menos bandas de deslizaminetos en microscopios .
Cuando la aleación comienza a sobreenvejecer y se rompe la coherencia se puede obs. las líneas de deslizamiento .
Recientemente se ha demostrado q el movimiento de las dislocaciones se ve impedido por pp total y parcial coherentes pero algunas veces las dislocaciones cortan a las partículas .
En los pp no coherentes las bandas de deslizamientos no cortan a las partículas por el contrario las líneas de dislocación se curvan para esquivar las partículas probablemente por un proceso e deslizamiento cruzado .
El grado de endurecimiento producido por las dispersiones de una 2 fase depende de la distribución de las partículas en la matriz blanda
Además de la forma la dispersión de la 2 fase se puede describir especificando la fracción de vol. el dia. medio de las partículas y el espaciado medio entre ellas .
La dureza y la resistencia mecánica aumentan con el contenido de C o fracción o fracción en vol. de la fase carburo además con un contenido de C dado la resistencia de será mayor para un espaciado fino de partículas del carburo q para uno basto .
El tamaño de partículas tiene un efecto menos importante sobre as prop de tracción pero para determinada de carburos los carburos laminares son mas resistentes que los globulares.
Para los ensayos de choque las estructuras globulares son mas tenaces q las laminares.
Relación entre la resistencia mecánica y su estructura . El lim elástico convencional del 0.2% de def permanente es IP al log del espaciado medio de las partículas como estructuras perliticas y globular se confirma en estructura martensiticas revenida y aleaciones CuAl sobreenvejecidas.
Vea fig 5-15
La relación del lim de proporcionalidad y la resistencia a la tracción en función de su composición y el espaciado medio entre las partículas (tabla 5-2)
Para una serie de aleaciones Co-W . El rápido aumento del lim de proporcionalidad con el incremento de la fracción en vol. de la 2 fase muestra el efecto producido al disminuir el espaciado entre las partículas como consecuencia del > del lim elástico de la matriz dúctil. La resistencia ala tracción es menos sensible
Pero cuando la estructura es carburo de W el material se rompe de una manera frágil por fractura a través de los carburos.
La fractura se inicia en esa fase frágil del carburo pero no se propaga a través de la envolvente del cobalto q lo rodea el efecto producido es la baja de resistencia a la tracción .
Los modelos de
dislocaciones de los
endurecimientos por dispersión y por pp
se consideran q las partículas de 2 fase actúan como obstáculos q impiden el movimiento de las
dislocaciones.
Mott y novarro :
Dicen q las líneas de dislocaciones toman una forma ligeramente curva cuando se desplaza a través de la red en vez de moverse en línea recta .
Puesto q los dif segmentos de la línea de dislocación pueden moverse independientes unos de otros los campos aleatorios de tensiones de matriz q interactúan con la línea de dislocación no se cancelan .
Las dislocaciones q poseeen una tensión lineal q tieen a mantener su longitud en un minimo cualquier flexion o aumento de longitud en las lineas de dsilocacion requiere un consumo extra de energía .
El radio min de curvatura hasta el q puede ser encurvada una dislocación bajo la influencia de un campo interno de tensiones ti esta dado por.
R=Gb/2ti
Dice q el lim elástico de una aleación q tiene una dispersión de partículas finas esta determinado por la tensión cizallante requerida para forzar una línea de dislocación a pasar entre 2 partículas separadas por una distancia A.
Fig 5-16
La tensión necesaria para forzar la línea de dislocación a pasar entre los obstáculos esta dada por
T=Gb/A
La resistencia al cizallamiento de una aleación endurecida por dispersión alcanza un valor max cuando es igualmente posible q las dislocaciones pasen entre partículas o las cizallen.
Al aumentar las d entre las partículas el radio de curvatura critico > y la tensión requerida para curvar la línea de dislocación baja .
Cuando la d entre las partículas baja la línea de dislocación se hace mas rígida
Cada dislocación q se desliza sobre el plano de deslizamiento añade un anillo alrededor del obstáculo . estos anillos de dislocación ejercen una retrotension q tienen q vencer las dislocaciones q se mueven sobre el plano de deslizamiento .
Por este motivo para q la def continúe se requiere un incremento de la tensión cizallante . por consiguiente la presencia de partículas dispersas conduce a aumento de endurecimiento por def durante el periodo en q se esta formando los anillos alrededor de las partículas . Esto continua hasta q la tensión cizallante desarrollada por los anillos es lo elevada como para cizallar las partículas o la matriz circundante .
De acuerdo a Fisher el incremento de la tensión cizallante th debido a partículas finas esta relacionado con la relación del vol. en la 2 fase f y la resistencia al cizallamiento de una matriz si dislocaciones tc
Th=3Tc*f^n n=1-1.5
La relación de Orowan entre resistencia mecánica y el espaciado de la partículas se ha confirmado en sistemas q tienen partículas sobreenvejecidas o no coherentes
Hay indicios q entre la zona de espaciados pequeños entre las partículas el lim elástico es una función directa del radio de las partículas.