Análisis de Falla.

 Los análisis de fallas se realizan cuando se desea conocer las razones por las cuales un material, equipo, estructura, sistema deja de realizar las funciones para lo cual fue diseñado. La falla puede ser o no catastrófica, esto quiere decir que puede ser detectada y resuelta antes de que ocurra el evento sin embargo, cuando es catastrófica pueden ocurrir diferentes situaciones que van desde victimas del accidente hasta pérdida de prestigio de una empresa y esto último es lo que muchas corporaciones deben cuidarse.

En mi experiencia con este tipo de situaciones he visto casos interesantes de falla en la industria petrolera, en implantes médicos, en la industria eléctrica y en la minería. Una de las cosas más interesantes en este campo es que el trabajo en equipo es vital, conocer los estandares de la industria y la comunicación es fundamental para llevar a cabo con éxito la investigación.

A mis alumnos les recordaba en la universidad, que iban a salir de ese curso como jefes de equipos de análisis de falla y más alla del aporte técnico debian aprender el aporte comunicacional y social de tal manera que, la investigación no solo resuelva un caso de falla sino que tambien pueda crear conciencia de la importancia de tener analistas de fallas en las empresas.

Acero Perlítico

 Hola amigos un saludo y bienvenidos de nuevo aquí, les dejo una hermosa imagen de un acero perlítico que es uno de los aceros a nivel microestructural mas resistente y que separa a los aceros hipoeutectoide de los aceros hipereutectoide. El contenido aproximado de carbono de este acero es variado y en algunas fuentes pueden dar valores de 0.8 %C un poco más o menos pero eso queda a criterio de la fuente consultada.

Acero ASTM A216, grado WCA

 Hola amigos y bienvenidos de vuelta a este espacio académico, en esta oportunidad vamos a observar una interesante microestructura de este acero cuya composición química es 0.21 %C, 0.6 % Mn y 0.49% Si. Se le realizó un tratamiento térmico de austenizado a una temperatura aproximada de 925 °C por 6 horas y enfriada al aire, la pieza por otro lado, tiene un espesor de 6 in.

Con apenas esta información y con la figura adjunta podemos analizar la imagen, dejando abierto los comentarios para que ustedes aporten en el aprendizaje. Empecemos primero que en el enunciado mencionan el tipo de enfriamiento al ver la imagen podemos observar los granos de ferrita y perlita, a simple vista se ven granos finos pero eso se puede verificar determinando el tamaño de grano. Otro indicador es su dureza que aunque no es una herramienta propia de la microscopia optica, si puede servirnos para comprobar el medio de enfriamiento empleado.

Pero tambien en la imagen hay algo adicional que se los voy a dejar para que ustedes indique que es lo mas llamativo que nos regala la imagen.

Feliz día

Fig. 1 Acero ASTM A216. Imagen a 100X, reactivo empleado Nital 

¿Qué son los aceros aleados? ¿Cuál es su importancia?

 

Fig. 1 Acero SAE 4140

Hola amigos bienvenidos a este espacio nuevamente, hoy hablaremos de los aceros aleados y quizás ustedes han oído en sus clases o en el laboratorio estos aceros 4340 o 4140. Pues bien estas son las nomenclaturas que definen un tipo de acero especial, los llamados aceros de baja aleación. El término baja aleación se refiere a que el porcentaje de elementos aleantes no superan el 8 % (en otras fuentes consultadas se dice 5%) pero, ¿a que se refiere con elementos aleantes? El acero tiene en su composición además del Fe y C otros elementos tales como Mn y Si, estos últimos empleados en la desoxidación del acero pero si agregamos Cr, Ni, Mo, V, Ti y aumentamos los contenidos de Mn y Si podemos obtener un acero de baja aleación.

Los contenidos de Ni y Cr son bajos ya que si se incrementan podemos tener un acero inoxidable y eso puede ser tema de otra publicación, aquí nos enfocaremos en estos elementos porque ellos tienen una influencia interesante en el acero. Si miramos el diagrama Fe-C podemos observar las zonas bien definidas de Ferrita, Perlita y Austenita e incluso si observamos la curva TTT de un acero de bajo carbono podemos determinar a que velocidad de enfriamiento y temperatura la transformación martensítica ocurrirá.

Si dejamos el acero sin estos elementos aleantes, la resistencia propia de el podrá cubrir ciertas aplicaciones estructurales pero si deseamos mayor resistencia un acero C-Mn no puede suplir esa necesidad de ahí que, al agregar estos elementos aleantes buscamos

1. Mejorar la resistencia del acero
2. Mejorar la resistencia a la corrosión
3. Mejorar la resistencia a altas o bajas temperaturas
4. Mejorar la resistencia al desgaste
5. Aumentar la templabilidad

 Esto es lo que encontramos en la bibliografía de cual es el efecto de incrementar los contenidos de elementos aleantes en el acero pero vamos ahora a aplicar la metalurgia física de este material. Cuando incrementamos el contenido de elementos aleantes, la primera señal que se refleja en el acero es la dureza y la resistencia, eso se debe a que aparecen compuestos intermediarios que pueden disolverse en la matriz o precipitan generando un incremento en la resistencia. Estos compuestos pueden observarse en el microscopio y para mayores detalles de su morfología y su composición puede usarse difracción de rayos X.

Fig. 2 Compuestos en la matriz del acero

Como pueden apreciar en la figura 2 los compuestos son del tipo MC esto quiere decir que el metal (M) forma un compuesto intermediario con el carbono (C) que puede tener varias configuraciones químicas por ejemplo Cr23C6 o Mn6C. El efecto inmediato de estos compuestos se aprecia como dije antes en la dureza y resistencia pero existe otra influencia bien marcada y es de importancia para ustedes que estén cursando la asignatura tratamientos térmicos y los diagramas TTT y es que los elementos aleantes modifican el diagrama TTT permitiendo a un acero C-Mn que no se puede templar desplazar su curva a la derecha para así tener una zona en donde la martensita puede obtenerse. 

Fig. 3 Curvas TTT de aceros al carbono

La figura 3 muestra como influyen los elementos aleantes en la curva TTT de un acero de bajo carbono, a medida que el acero aumenta su contenido de aleantes, este modifica su curva TTT desplazándola  a la derecha y permitiendo que el acero pueda ser templado.

Como conclusión final los aceros de baja aleación permiten mejorar las propiedades mecánicas del acero en comparación con un acero estructural, esto se debe a la solución o precipitación de carburos que incrementan la resistencia y a la vez los elementos aleantes desplazan la curva TTT del acero permitiendo la templabilidad y la obtención de una microestructura martensítica en un material que en condiciones normales no tendría este tipo de estructura.

¿Que piensan ustedes de estos aceros y han realizado preparación metalografíca de algunos? Déjame tus comentarios y comparte tu experiencia 

Fuentes Consultadas

1. ASM Metals Handbook: Metallography and Microstructure, Vol. 9, ASM International, Materials Park ASM International. Park, Ohio, 2004.
2. Avner S., (1988). Introducción a la Metalurgia. Segunda edición. Estados Unidos: editorial McGrau-Hill. 

Microestructura de Soldaduras aspectos a considerar

 Hola a todos y bienvenidos de vuelta a este espacio, en esta oportunidad vamos a mencionar una de las microestructuras favoritas mías la cual es la soldadura. El porque esta entre mis favoritas se debe al hecho de que en la soldadura se agrupa todo el conocimiento metalúrgico de ahí que, en ese pequeño espacio podemos tener fundición, solidificación, transformaciones en estado sólido, termodinámica, transferencia de calor, difusión, tratamiento térmico y hasta corrosión, por lo que, el estudio de la microestructuras de soldaduras son en particular un campo muy interesante. En la figura 1 tenemos la microestructura de un acero sin ataque químico, allí podemos observar como los granos del baño fundido crecieron hacia el centro de la pieza. 

En las soldaduras se definen tres zonas a evaluar a nivel microscópico, la zona fundida, la zona afectada térmicamente y el metal base no afectado. Ahora bien, cada zona en particular tiene sus características de tal manera que ustedes pueden evaluar el crecimiento de los granos en la zona fundida por ejemplo en la figura 2 la tenemos marcada con la letra A. 

Como podemos apreciar tenemos el crecimiento de los granos hacia el centro, este fenómeno se da porque allí el metal líquido remanente solidifica de ahí que, hay una competencia entre los granos que persiguen ese liquido y en ocasiones esta zona es propensa a fisuras si se da una velocidad muy rápida de soldadura o aparecen segregaciones de bajo punto de fusión que faciliten el agrietamiento, como por ejemplo azufre en el acero inoxidable austenítico.

Fig.1 Microestructura de Soldadura sin ataque

Ahora bien, el área marcada con la letra B de la microestructura representa lo que denominamos ZAT (zona afectada térmicamente) y aquí la información que nos suministra la pieza es de suma importancia y ustedes dirán ¿porqué? y la respuesta se debe a que en esta zona tenemos las transformaciones en estado sólido que pueden afectar las propiedades de la junta. Por ejemplo, digamos que tenemos un acero cuya templabilidad del metal base es superior a la del metal depositado. Como en la soldadura la velocidad de enfriamiento es muy rápida en comparación a la fundición, el área puede sufrir un temple generando microestructuras susceptibles al agrietamiento en frío, en pocas palabras en presencia de Hidrógeno las posibilidades de agrietamiento son elevadas si se forma martensita en la ZAT. 

Fig. 2 Microestructura Soldadura. Atacada químicamente

Lo más importante para ustedes mi estimados estudiantes es comprender todo lo que rodea un cordón de soldadura no solo lo que realiza el operador del equipó, sino como lo dicho al inicio, en la soldadura se agrupan muchos campos de la metalurgia y adicional a esto y es algo que les he dicho en publicaciones anteriores tenemos los estándares industriales que nos ayudan en nuestro análisis y que deben ser consultados a la hora de evaluar microestructura y en especial la soldadura porque en una estructura es el punto más susceptible.

Ahora bien, ¿Que piensan ustedes? ¿Han realizado análisis microestructural de soldaduras?¿Cual ha sido su experiencia? Compartan sus vivencias en los comentarios

Feliz inicio de semana y gracias por su apoyo