Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
LA INFLUENCIA DEL ENVEJECIMIENTO POR DEFORMACIÓN DINÁMICO EN LA
RELAJACIÓN DE TENSIONES Y EN LA FATIGA DE ACEROS INOXIDABLES
M. Avalos, I. Alvarez-Armas, A.F. Armas
Instituto de Física Rosario (IFIR), Bv. 27 de Febrero 210 bis, 2000 Rosario, Argentina
E-mail (autor de contacto): avalos@ifir-conicet.gov.ar
RESUMEN
En un determinado intervalo de velocidades de deformación y temperaturas, la interacción entre átomos de
soluto y dislocaciones resulta en la inmovilización de dislocaciones responsable del envejecimiento por
deformación. Para incrementar la deformación del material es necesario aumentar la tensión para generar
nuevas dislocaciones o para liberar las dislocaciones inmovilizadas de los átomos de soluto. Como
consecuencia, los principales efectos del envejecimiento por deformación dinámico en las propiedades del
material durante ensayos cíclicos son una dependencia inversa de la magnitud de la amplitud de tensión con
la velocidad de deformación, un incremento inusual en el endurecimiento cíclico y un efecto “diente de
sierra” en la tensión de fluencia conocido como efecto Portevin- Le Chatelier (PLC). En este trabajo se
proponen los ensayos de relajación de tensiones como una alternativa para investigar cuales son los
elementos responsables de envejecimiento por deformación dinámico. El propósito principal del estudio es
analizar los efectos del envejecimiento por deformación dinámico en el comportamiento cíclico de diferentes
aceros inoxidables y explorar un modo de analizar los ensayos de relajación que permita obtener
información sobre DSA.
Palabras clave: Aceros inoxidables, DSA, relajación de tensiones
1. INTRODUCCIÓN
El término envejecimiento por deformación dinámico (DSA) hace referencia a un proceso de envejecimiento
que tiene lugar durante la deformación plástica. Para un dado intervalo de temperaturas y determinadas
velocidades de deformación, la interacción entre átomos de soluto y dislocaciones resulta en un anclaje de las
mismas. Para sostener la deformación impuesta al material es necesario liberar las dislocaciones de los
átomos o nuclear nuevas dislocaciones, lo cual requiere mayores niveles de tensión. Los efectos de la
ocurrencia de DSA en las propiedades mecánicas de un material sometido a ensayos de fatiga son
básicamente una dependencia inversa de la amplitud de tensión con la velocidad de deformación, un
incremento inusual de la tensión cíclica y la presencia de inestabilidades tipo “serraciones” en la tensión de
fluencia, efecto conocido como efecto Portevin-Le Chatelier o efecto PLC [1,2]. El análisis de estas
inestabilidades permiten inferir cual es el átomo de soluto que interactúa con las dislocaciones provocando
el DSA. Sin embargo, las condiciones de temperatura y velocidad de deformación necesarias para la que las
inestabilidades puedan ser detectadas son en general más restrictivas que las necesarias para la ocurrencia de
DSA [3,4]. Estas restricciones hacen difícil su observación sobre todo en ensayos de fatiga. En este trabajo
se analiza la posibilidad de realizar ensayos de relajación de tensiones o SRT (Stress Relaxation Test) como
una alternativa para investigar los elementos involucrados en el DSA. En estos ensayos, el movimiento de la
máquina es detenido para un determinado valor de deformación durante la etapa de tracción o compresión
del lazo de fatiga, y se le permite a la tensión relajar sobre un dado período de tiempo. La tensión decae y así
se obtiene una curva de relajación. El estudio de estas curvas permite obtener parámetros que caracterizan
procesos de activación térmica. Dado que el DSA es un fenómeno que afecta la dinámica de la deformación,
parece razonable asumir que su ocurrencia afectará no sólo las curvas de respuesta en fatiga sino también la
dinámica de las curvas de relajación de tensiones.
La fatiga de bajo número de ciclos constituye un problema tecnológico de importancia en estructuras o
equipamientos industriales sobre todo a temperaturas intermedias. En este sentido es importante caracterizar
la respuesta en fatiga de las aleaciones que van a ser utilizadas en estas estructuras, en particular si las
temperaturas de servicio se encuentran comprendidas en el intervalo de temperaturas donde es posible el
DSA.
1198