Daño microestructural producidos durante la fabricación de aceros de pretensado y consecuencias en su comportamiento en fractura

Abstract

Esta Tesis Doctoral versa sobre el comportamiento en fractura de probetas entallas de aceros perlíticos de trefilado sometidos a ensayos bajo solicitaciones de tracción y flexión por cuatro puntos los cuales producen diferentes estados tenso-deformacionales. Dentro de dicho estudio se han analizado multitud de inclusiones presentes en este tipo de acero así como la influencia de las mimas en los procesos de fractura analizados. El primer capítulo expone los objetivos perseguidos en esta investigación, además de realizar una revisión bibliográfica sobre los antecedentes de interés analizados sobre la materia objeto de estudio. En el segundo capítulo se ha detallado la composición y caracterización del material utilizado, acero perlítico trefilado, para la mecanización de las probetas. En dicho capitulo se ha realizado el estudio micro-estructural de las probetas procedentes de los alambres de acero perlítico trefilado. Para tal fin se han realizado los ensayos con probetas entalladas mecanizadas a partir de alambres procedentes de los distintos pasos de la cadena de trefilado, El análisis se ha centrado en los micro-defectos presentes en la microestructura del alambre producidos por el propio proceso de conformado en frio y por los campos de tensiones durante los ensayos. Como parte indispensable del estudio se exponen los tipos de ensayos y probetas utilizadas para la realización del estudio, probetas prismáticas y axisimétricas entalladas bajo solicitaciones de tracción y flexión por cuatro puntos. En al tercer capítulo de la presente Tesis se ha realizado el análisis fractográfico de las probetas sometidas a ensayos de fractura. En éste se han estudiado los distintos micro-mecanismos que imperan en la fractura además del análisis de los tipos de fractura observados, haciendo hincapié en la fractura anisótropa. El cuarto capítulo se ha centrado en la modelización matemática de los ensayos de fractura realizados mediante el uso del método de elementos finitos. Se han expuestos los resultados de las tensiones más relevantes obtenidas de la modelización de dichos ensayos. Una vez realizadas las modelizaciones matemáticas de éstos se han realizado modelizaciones matemáticas paralelas, con el método de celda unidad, en las cuales se han incluido los micro-defectos producidos por inclusiones con el objetivo de determinar la influencia de éstos en los proceso de fractura. En el quinto capítulo en el cual se ha ubicado la discusión de la presente Tesis donde se establece la relación propia de la ciencia de materiales a través de la comparación entre los resultados del análisis micro-estructural y fractográfico con los resultados de los campos tensionales obtenidos de las modelizaciones matemáticas de dichos ensayos. Con esta comparativa se determinaron los mecanismos de fractura que han imperado en el estudio, además de sus posibles causas. En el sexto capítulo se han detallado las conclusiones de la presente Tesis en las cuales se han determinado las posibles causas de los distintos tipos de fractura además de la influencia de los cambios microestructurales sufridos por el acero perlítico, durante el proceso de trefilado y durante la realización de los diferentes tipos de ensayos, entre los que cabe señalar la generación de micro-defectos producidos por inclusiones.