Efecto de las restricciones geométricas sobre los valores de los parámetros fractomecánicos J y CTOD en un acero inoxidable tipo 304

[Resumen del autor]

El objetivo principal de esta Memoria fue evaluar, en forma experimental, el efecto que tuvo el cambio en las condiciones de triaxialidad sobre los parámetros fractomecánicos J y CTOD de un acero inoxidable tipo AISE-SAE 304. Para ello se utilizó la nueva norma ASTM E 1820-99, que permitió evaluar ambos parámetros a partir de un ensayo unificado de fractura, usando dos tipos de probetas: la probeta de tracción compacta, C(T), y la probeta de tracción compacta tipo disco, DC(T), en las que se varió el espesor y el tamaño de grieta, para pasar desde una condición de baja restricción a otra con alta restricción. Las propiedades mecánicas del material, evaluadas en un ensayo de tracción con probetas cilindricas, fueron ays = 300 MPa, UTS = 650 MPa y el exponente de endurecimiento por deformación plástica, de la ecuación de Ramberg-Osgood, n = 0,10. El mecanismo de fractura del acero inoxidable austenítico AISE-SAE 304 fue de tipo dúctil con crecimiento y coalescencia de microhuecos, tanto en los ensayos de tracción como en los ensayos fractomecánicos. Se ensayó tres probetas C(T) con entalla roma, con espesor B = 25 mm (1") y relaciones de entalla a/W = 0,52; 0,58 y 0,63. También se ensayó cuatro probetas DC(T) con espesor B = 12,5 mm (%") y relaciones de entalla inicial a<>/W = 0,352; 0,42; 0,47 y 0,559, y tres probetas DC(T) con espesor B = 19 mm (%") y relaciones de entalla inicial a/W = 0,35; 0,40 y 0,52. Las probetas DC(T) estaban prefísuradas y por lo tanto, experimentaron extensión estable de grieta, mientras que las probetas C(T) conservaron el tamaño de grieta original al finalizar el ensayo de fractura. Durante el transcurso del ensayo de fractura, se estimó la relación de entalla a/W de acuerdo con una modificación del método de Razón de Carga propuesto por Joyce, usando la Ecuación del Formato Común de Donoso y Landes, en vez del método tradicional de la Complianza Elástica utilizado por la norma ASTM E 1820. Además, se propuso otro método desarrollado por Donoso, que también hace uso de la Ecuación del Formato Común, para estimar la relación de entalla a/W durante el transcurso del ensayo de fractura. Este método define como el punto de inicio del crecimiento estable de la grieta a la intersección entre la curva PN-VN y la recta tangente a ésta, trazada desde el punto correspondiente a la carga final normalizada. Los resultados obtenidos por este método fueron comparados con los resultados obtenidos por el método modificado de Joyce, siendo ambos resultados casi idénticos. La diferencia que se observó fue que el segundo método tiene una etapa inicial sin crecimiento de grieta aparente, atribuido al "blunting" o arromado del vértice de la grieta por deformación plástica. Posteriormente ambos métodos registraron una tendencia lineal entre la extensión de la grieta, Aa, y el desplazamiento plástico normalizado, VN. Las curvas J vs. Aa y CTOD vs. Aa resultaron ser independientes del cambio en las condiciones de triaxialidad, provocado por la modificación de la relación de entalla inicial ao/W y el espesor B. Estas curvas fueron obtenidas con dos métodos, uno fue el que señala la norma ASTM E 1820 y el otro utilizó la Ecuación del Formato Común. El resultado fue similar y la pequeña diferencia observada se debió a que el primero de estos métodos no considera el endurecimiento por deformación, y el otro sí. El resultado de las curvas normalizadas PN-VN demo

stró que todas las probetas tienen prácticamente la misma tenacidad. La relación entre los parámetros J y CTOD se estableció a través del factor de proporcionalidad dn, el cual se usó como una medida del grado de triaxialidad. El factor dn tuvo una dependencia lineal respecto a la relación de entalla inicial ao/W y fue independiente del espesor B. Otra medida del grado de triaxialidad utilizada fue el parámetro Q*, de la Ecuación del Formato Común, el cual tuvo una dependencia lineal respecto a la relación de entalla inicial ao/W. Los resultados obtenidos demostraron que las probetas C(T) y DC(T) tuvieron un comportamiento muy similar, existiendo una relación lineal entre el grado de triaxialidad, expresado por Q*, y el cuociente entre el ligamento y el espesor, b/B.

Tesis (Ing. Civil Metalúrgico)--Prof. guía: Juan Donoso Villarroel

h. 205-208

2

CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL