Volumen II - SAM

Cuando se somete el acero S32205 DSS a fatiga de bajo número de ciclos a temperatura ambiente en un
rango de deformación de ∆εp=0.3%, la nucleación de fisuras comienzan en la austenita y se propagan a la
ferrita, manteniendo una densidad relativamente baja de las mismas durante todo el ciclado. Por el contrario,
cuando se cicla el mismo material en las mismas condiciones termomecánicas, pero en el estado de
envejecido (475ºC /100hs) la densidad inicial de fisuras en muy alta y se nuclean principalmente en la ferrita
[12]. Con el fin de profundizar la comprensión de los fenómenos cíclicos en el DSS, es necesario seguir la
superficie durante la evolución del ciclado.
El reciente desarrollo de técnicas ópticas permite la caracterización del comportamiento mecánico de
inhomogeneidades de materiales y estructuras, por ejemplo, por la medición del campo de deformaciones
superficiales. El último gran desarrollo de esta técnica se puede ver a través de las recientes conferencias
dedicadas a la aplicación de técnicas ópticas para la caracterización mecánica experimental de materiales
[13]. Contrariamente al método tradicional de medición de deformaciones usando por ejemplo strain gauge
que permite la medición de la deformación media en una determinada zona, la técnica de medición de los
campos de deformación mecánica permite correlacionar imágenes digitales (DIC) y dar un mapa de los
desplazamientos y/o deformaciones.
La solidez, la velocidad y la exactitud de estas técnicas se han incrementado enormemente durante los
últimos 5 años, lo que ha permitido adicionar a la información local que se obtiene del comportamiento
mecánico de materiales a escala macroscópica, información a escala microscópica, por ejemplo, micromecanismos
tales como localización de la deformación, iniciación y propagación de microcracks [13-15].
El presente trabajo muestra el desarrollo experimental de un dispositivo óptico y los primeros resultados de
un ensayo de fatiga realizado sobre una probeta con entalla plana para estudiar la nucleación de fisuras por
fatiga. El objetivo del presente trabajo es, principalmente, describir el montaje del sistema óptico y luego
mostrar las ventajas de la técnica de imágenes digitales para caracterizar la nucleación y crecimientos de las
fisuras. Mediante un programa de correlación de imágenes se obtiene información acerca de los campos de
desplazamiento y deformación generados durante el ciclado, los cuales muestran en forma más precisa el
momento en que las líneas/bandas de deslizamiento pasan a la categoría de nucleación de microfisura.
2. MÉTODO EXPERIMENTAL
El material estudiado es un acero inoxidable duplex S32750 con un contenido de 0.26% N. El material fue
recibido en forma de barras de 20mm de diámetro en las condiciones de laminado en caliente. La
composición química del acero es, en porcentaje en peso (wt %), Cr (24.9), N (0.263), Mn (0.4), Ni (7.0),
Mo (3.8), C (0.015), Cu (0.31), P (0.015), Si (0.3), S (0.0005), Fe (63). La microestructura consiste en 50%
de ferrita y 50% de austenita elongadas en la dirección de laminación, como muestra la Fig. 1. El tamaño de
grano promedio es 14µm en la ferrita y 11µm en la austenita. El material fue maquinado para obtener un
diseño de probeta adecuada al ensayo de fatiga y al dispositivo óptico para el estudio de la deformación en
superficie. La Fig. 2 muestra un esquema de la probeta de fatiga con una zona central conteniendo una
entalla plana con las dimensiones que figuran en el esquema.
Figura 1 Figura 2
Figura 1. Micrografía óptica del acero S32750 en estado de recepción; fase γ (clara), fase α (oscura).
Figura 2.Diagrama de la probeta con entalla plana (en mm).
La probeta fue envejecida durante 100 horas a 475ºC y luego pulida sobre toda la superficie, particularmente
en la zona de la entalla hasta obtener una superficie sin defectos (pasta de diamante de 3µm). Por último, se
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