Naturaleza fractal de la deformación plástica en un acero inoxidable dúplex envejecido

Abstract

En la investigación se utilizó un acero inoxidable Dúplex SAF 2205 de alto Nitrógeno. Las muestras fueron solubilizadas a 1120 °C por dos horas, templadas en agua y seguidamente envejecidas a 475 °C por 1, 2, 6,5, 12, 24, 40 y, 120 horas. Se realizaron ensayos de tracción, impacto microdureza Vickers, microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido. Muestras cilíndricas fueron usadas para el ensayo de tracción (sección reducida con diámetro de 6,35 mm y longitud calibrada de 25,4mm). Se desarrolló un modelo mecánico-fractal que describe la contribución de algunas propiedades mecánicas y características microestructurales a la determinación de la Dimensión Fractal de superficies de fractura por tensión en el acero. Se demostró que la intensidad de envejecimiento en éste material, genera cambios importantes en las propiedades mecánicas, aunque las superficies de fractura por tensión correspondientes permanecen morfológicamente muy similares. El cálculo de la Dimensión Fractal (D) se basó en la determinación experimental del tamaño de cavidad en una subred de percolación en las superficies de fracturas obtenidas y su comparación con el tamaño teórico de las mismas. Ambas magnitudes, junto al tamaño de grano, constituyeron la base para definir tres factores: el estructural, el de ajuste y el equivalente, los cuales permitieron modular los valores calculados de la Dimensión Fractal. Estos últimos se ajustaron razonablemente bien a los determinados mediante el conocido “Método de las Islas”. Adicionalmente, se demuestra que la Tenacidad de Fractura es una propiedad aditiva, considerando que los accidentes formados en las superficies de fractura son autosimilares. Finalmente se determina el grado de inestabilidad plástica del acero envejecido, dentro de los parámetros del Criterio de Hart, como una función de las propiedades mecánicas y de los valores respectivos de la dimensión fractal calculada.