La fragilización inducida por metales (MIE) es la fragilización causada por la difusión de metal, ya sea sólido o líquido, en el material base. La fragilización inducida por metales ocurre cuando los metales están en contacto con metales de bajo punto de fusión mientras se encuentran bajo tensión de tracción. El fragilizador puede ser sólido ( SMIE ) o líquido ( fragilización de metal líquido ). Bajo suficiente tensión de tracción , la falla de MIE ocurre instantáneamente a temperaturas justo por encima del punto de fusión. Para temperaturas por debajo de la temperatura de fusión del desintegrador, la difusión en estado sólido es el principal mecanismo de transporte. [1] Esto ocurre de las siguientes formas:
- Difusión a través de los límites de los granos cerca de la grieta de la matriz.
- Difusión de átomos fragmentadores de superficie heterogénea de primera monocapa
- Difusión superficial heterogénea de la segunda monocapa del embrittler
- Difusión superficial del embrittler sobre una capa de embrittler
El principal mecanismo de transporte del SMIE es la autodifusión superficial del fragilizador sobre una capa de fragilizador que es lo suficientemente gruesa como para caracterizarse como autodifusión en la punta de la grieta. [1] En comparación, el mecanismo dominante de LMIE es el flujo de líquido a granel que penetra en las puntas de las grietas.
Ejemplos de
Los estudios han demostrado que el Zn, Pb, Cd, Sn e In pueden fragilizar el acero a una temperatura por debajo del punto de fusión de cada fragilizador.
Dependencia de la mecánica y la temperatura
Similar a la fragilización por metal líquido ( LME ), la fragilización inducida por metal sólido da como resultado una disminución en la resistencia a la fractura de un material. Además, una disminución en la ductilidad a la tracción en un rango de temperatura es indicativa de fragilización inducida por el metal. Aunque el SMIE es mayor justo por debajo de la temperatura de fusión del embrittler, el rango en el que se produce SMIE varía de 0,75 * Tm a Tm, donde Tm es la temperatura de fusión del fragtler. [4] La reducción de la ductilidad se debe a la formación y propagación de fisuras intergranulares subcríticas estables. SMIE produce superficies de fractura tanto intercristalinas como transcristalinas en materiales que de otro modo serían dúctiles. [4]
Cinética de aparición y propagación de grietas a través de SMIE
La extensión de la grieta, a diferencia de la aparición de la grieta, es el paso que determina la velocidad para la fragilización de metales sólidos inducidos. El principal mecanismo que conduce a la fragilización inducida por metales sólidos es la autodifusión superficial multicapa del fragilizador en la punta de la grieta. [1] [4] [5] La velocidad de propagación de una fisura que sufre fragilización inducida por metal es una función del suministro de fragilidad presente en la punta de la fisura. Las velocidades de fisura en SMIE son mucho más lentas que las velocidades de LMIE. [5] La falla catastrófica de un material a través de SMIE ocurre como resultado de la propagación de grietas a un punto crítico. Con este fin, la propagación de la fisura está controlada por la velocidad de transporte y los mecanismos del fragilizador en la punta de las fisuras nucleadas. El SMIE se puede mitigar aumentando la tortuosidad de las trayectorias de las grietas de manera que aumente la resistencia a las grietas intercristalinas.
Susceptibilidad
SMIE es menos común que LMIE y mucho menos común que otros mecanismos de falla como fragilización por hidrógeno, fatiga y agrietamiento por corrosión bajo tensión. Aún así, se pueden introducir mecanismos de fragilización durante la fabricación, los recubrimientos, las pruebas o durante el servicio de los componentes del material. La susceptibilidad a SMIE aumenta con las siguientes características del material:
Referencias
- ^ a b c P. Gordon, "La fragilización de metales inducida por metales: una evaluación de los mecanismos de transporte de fragilización" Metalurgical Transactions A, 9, p. 267 (1978). https://doi.org/10.1007/BF02646710
- ^ DN Fager y WF Spurr, "Fragilidad de cadmio sólido: aleaciones de titanio, corrosión", 26, 409, (1970).
- ^ N, A. Tiner, Un estudio del comportamiento de fracturación de cobre y zinc recubiertos con mercurio, Trans. AIME, 221 (1961) 261.
- ^ a b c d J.C. Lynn, WR Warke, P. Gordon, "Fragilidad del acero inducida por metales sólidos", Ciencia e ingeniería de materiales, Elsevier, 18, p. 51-62 ,, (1974) doi.org/10.1016/0025-5416(75)90072-5.
- ^ a b c d e SP Lynch, "Fragilidad de materiales inducida por metales" en "Caracterización de materiales, volumen 28, núm. 3", págs. 279-289 (1992)., doi: 10.1016 / 1044-5803 (92 ) 90017-c.