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La prueba de impacto Charpy se realiza de acuerdo con el método de prueba estándar ASTM D6110 para evaluar la resistencia de los metales a la falla debido al impacto de flexión o carga de impacto.
Esta prueba determina la cantidad de energía que absorbe un material cuando se rompe. Esta energía absorbida es una medida de la tenacidad a la muesca de un material en particular y sirve como herramienta para estudiar la transición dúctil-frágil dependiente de la temperatura.
Tabla de contenido
el propósito
Determina la resistencia del material al impacto de un péndulo oscilante.
Equipo requerido
Probador Charpy, barra de acero dulce y barra de acero al carbonato.
Pieza de prueba Charpy
Las muestras Charpy suelen tener un tamaño de 55 x 10 x 10 mm y tienen una muesca mecanizada en una de las caras grandes. Las muescas son:
- Muesca en V: muesca en forma de V de 2 mm de profundidad, ángulo de 45° y radio de 0,25 mm a lo largo de la base.
- Muesca en U o muesca en ojo de cerradura: muesca de 5 mm de profundidad con un radio de 1 mm en la base de la muesca.
Procedimiento de prueba
- Se coloca una muestra Charpy con muesca en V en las mordazas paralelas del probador de impacto.
- El puntero se establece en el valor máximo (300 J).
- Suelte el martillo hacia abajo desde su altura inicial hacia la muestra.
- Las observaciones y la energía absorbida se registran y tabulan.
- Repita los pasos 1-3 para otra muestra.
Factores que afectan la energía de impacto Charpy
Los factores que afectan la energía de impacto Charpy de la muestra incluyen:
- Límite elástico y ductilidad
- muesca
- temperatura y velocidad de deformación
- mecanismo de destrucción
1. Límite elástico y ductilidad
Para un material dado, encontramos que la energía de impacto disminuye a medida que aumenta el límite elástico, es decir, a través de algún proceso que hace que el material sea más frágil y menos susceptible a la deformación plástica.
2. muesca
Las muescas actúan como zonas de concentración de tensiones y algunos materiales son más sensibles a ellas que otros. Por lo tanto, la profundidad de la muesca y el radio de la punta son muy importantes.
3. Temperatura y velocidad de deformación
La mayor parte de la energía del impacto es absorbida por la deformación plástica durante la fluencia del espécimen. Por lo tanto, los factores que afectan el comportamiento de rendimiento y la ductilidad del material, como la temperatura y la velocidad de deformación, afectan la energía de impacto.
4. Mecanismo de destrucción
Los metales tienden a fallar por uno de dos mecanismos: coalescencia o fragmentación de microhuecos. La escisión puede ocurrir en materiales cúbicos centrados en el cuerpo que ocurren a lo largo de planos cristalinos. De los dos mecanismos de fractura, la escisión se deforma mucho menos plásticamente y, por lo tanto, absorbe mucha menos energía de fractura.
discusión
Se dice que las muestras sometidas a impacto con pequeñas fracturas o muy poca deformación plástica son frágiles, mientras que las fracturas de metales después de una gran deformación plástica se dice que son dúctiles. Las fracturas frágiles aparecen con una superficie brillante y transparente, mientras que las fracturas dúctiles aparecen grisáceas y fibrosas.
Transición de dúctil a frágil
Algunos materiales, como el acero al carbono, experimentan un fenómeno conocido como “transición dúctil a frágil”. Este comportamiento es evidente cuando se grafica la energía de impacto en función de la temperatura. Las curvas resultantes muestran una caída rápida en la energía de impacto con la disminución de la temperatura. La temperatura de transición se puede determinar si la energía de impacto cae bruscamente.