en probetas pulidas y atacadas con posterioridad a la deformación, ya que la diferencia de orientación cristalográfica entre las zonas no deformadas y la zona maclada hace que los planos de macla sean revelados por el ataque químico. En la figura 2.17 se muestra el aspecto que presentarían granos con maclas, al ser observados al microscopio óptico o electrónico.
Figura 2.17 Aspecto de granos con maclas
Nota. Esquema del aspecto metalográfico del maclaje en un metal policristalino (izquierda); imagen de probeta de acero ASTM A36, que se deformó plásticamente mediante carga de impacto, donde se pueden observar las maclas en cada grano (derecha).
Fuente: elaboración propia.
Cuando se formen bandas de corte dentro de un metal, estas actuarán como zonas de inestabilidad plástica, ya que concentrarán la deformación en su interior. Ante inspección metalográfica se notará que dentro de la banda los granos estarán alargados, mientras que fuera de esta no mostrarán gran distorsión (figura 2.18, superior izquierda). Si dentro de la banda de corte se genera en muy corto tiempo una gran cantidad de calor, se podrá tener transformación microestructural local; afinándose el tamaño de grano o formándose estructuras fuera de equilibrio de elevada dureza y fragilidad, en este caso se tiene una banda de corte adiabática (figura 2.18, superior derecha). Si la pieza deformada no presenta zonas de inestabilidad plástica, sino que la deformación se da de manera homogénea en todo el volumen afectado (flujo plástico), se encontrará en inspección metalográfica que todos los granos se habrán alargado en la dirección de la deformación principal (figura 2.18, inferior). Dentro de cada grano en el flujo plástico generalizado, se tendrá la participación del deslizamiento o el maclaje. Para que se note el alargamiento de los granos en sección metalográfica, se requieren altos porcentajes de deformación generalizados o localizados en la pieza, por ejemplo, mayores al 25 %. En el diseño mecánico es común que se use el esfuerzo de fluencia (σF) en lugar del límite elástico, como el criterio para el inicio de deformaciones plásticas, esto es debido a que este esfuerzo es más sencillo de determinar a partir de los ensayos de material, además los dos esfuerzos tienen valores muy cercanos entre sí.
Figura 2.18 Secciones metalográficas de probetas de acero AISI 1045 en estado recocido, que se sometieron a carga de impacto
Nota. Zona con banda de corte, donde la deformación se concentra en los granos ubicados en la banda (superior izquierda); zona con banda de corte adiabática, donde el calentamiento asociado con la deformación provocó transformación microestructural dentro de la banda, generándose martensita no revenida de grano fino (superior derecha); zona con flujo plástico generalizado, donde todos los granos se alargaron en la dirección de deformación (inferior). Las flechas rojas indican la dirección de los esfuerzos cortantes. Todas las secciones se encuentran atacadas con nital al 3 %.
Fuente: elaboración propia.
2.2.4 Fluencia lenta o termofluencia
Se trata de un modo de falla por deformación plástica, mediante el cual, una pieza experimenta deformación permanente que incrementa con el paso del tiempo, estando sometida a un esfuerzo constante, cuyo valor es inferior al límite elástico o la resistencia a la fluencia del material (figura 2.19). El proceso de deformación se da una velocidad lenta, menor que la experimentada en la deformación plástica cuando se supera el esfuerzo de fluencia, por ello se le clasifica como un modo de falla por deformación plástica dependiente del tiempo. La deformación se da mediante un proceso viscoso que se presenta dentro del material (comportamiento similar al de un fluido), el cual se puede dar si el material se encuentra por encima de una temperatura mínima que activa el fenómeno.
Figura 2.19 Comportamiento del esfuerzo versus el tiempo en las fallas por deformación plástica mediante fluencia lenta o termofluencia
Fuente: elaboración propia.
La deformación total que experimentará una pieza en régimen de termofluencia será la suma de: (1) la expansión térmica, que se genera durante el calentamiento de la pieza; (2) la deformación elástica ∈0, la cual se da en el proceso de carga inicial del elemento; y (3) la deformación por termofluencia, que constituye el componente viscoso retardado en el tiempo. Al analizar el fenómeno de la termofluencia en un gráfico deformación-tiempo, se encontrará que esta presenta en general tres zonas de comportamiento definido: (a) termofluencia primaria o zona I, (b) termofluencia secundaria o zona II y (c) termofluencia terciaria o zona III (figura 2.20).
Durante la termofluencia primaria el material experimenta una alta velocidad de deformación dε/dt, donde paulatinamente esta irá disminuyendo, en la medida en que el endurecimiento por deformación contrarreste parcialmente el efecto viscoso. El endurecimiento por deformación no logra eliminar la deformación plástica del todo, debido a la recuperación térmica, por ello, se alcanza un punto de equilibrio donde la velocidad de deformación permanece constante y en un valor mínimo, lo cual caracteriza a la termofluencia secundaria. En la termofluencia terciaria la velocidad de deformación vuelve a aumentar, como consecuencia de una inestabilidad plástica (acuellamiento de la pieza), y/o porque el efecto viscoso y la recuperación térmica empiezan a primar sobre el endurecimiento por deformación, acelerándose el proceso hasta la fractura del elemento.
Figura 2.20 Curva típica del comportamiento de la deformación contra el tiempo, para una aleación en régimen de termofluencia
Nota. ε0: es la deformación elástica inicial; la zona I de la gráfica se conoce como termofluencia primaria; la zona II se denomina termofluencia secundaria, y se caracteriza por tener una rata de deformación constante que es la menor de todo el proceso; la zona III se denomina termofluencia terciaria.
Fuente: elaboración propia.
No todas las aleaciones ni en todas las situaciones de carga-temperatura se presentará una curva de termofluencia como la mostrada en la figura 2.20, por ejemplo: 1) a elevados esfuerzos y temperaturas puede que no se presente la termofluencia primaria, o incluso se puede tener solo la termofluencia terciaria, debido al fuerte predominio del efecto viscoso y la recuperación térmica sobre el endurecimiento por deformación (figura 2.21); 2) la termofluencia terciaria puede no aparecer cuando el elemento por su área o inercia no genere fácilmente una zona de acuellamiento o inestabilidad plástica; también puede no presentarse cuando el esfuerzo y la temperatura sean bajos (figura 2.21); 3) algunos materiales muy dúctiles al mostrar baja capacidad de endurecimiento por deformación podrán tener curvas de termofluencia, donde la velocidad de deformación estará en continuo incremento; 4) materiales que presenten cambios microestructurales a las temperaturas de termofluencia, como precipitación de nuevas fases, cambios en tamaños de grano, embastecimiento de precipitados, etcétera,
