The effect of strain rate on the impact strength of the high-Mn steel

Efecto de la velocidad de deformación en la resistencia al impacto del acero de alto contenido en Mn

En el artículo se presentan los resultados de los ensayos de flexión por impacto de un acero de alto manganeso de Fe - 30 % en peso, Mn - 9 % en peso, Al - 0,65 % en peso, de grado C. Los ensayos se llevaron a cabo utilizando una máquina de volante, adecuada para ensayos dinámicos de estiramiento y flexión por impacto en el rango de velocidad lineal del elemento de forzamiento de 5 ÷ 40 m/s. Los resultados de los ensayos obtenidos se compararon con los resultados de la resistencia al impacto del acero estudiado determinados utilizando la máquina Charpy. Las investigaciones estructurales se llevaron a cabo mediante microscopía electrónica de transmisión de barrido. Se analizaron las superficies de las fracturas formadas en el punto de rotura durante los ensayos de flexión, que indican la presencia de fracturas transcristalinas mixtas con predominio de fracturas plásticas.

INTRODUCCIÓN

Las cargas de impacto del acero, o de hecho, el modo de cambios en la estructura y propiedades mecánicas bajo la influencia de altas tasas de deformación, es objeto de estudio en muchos centros que trabajan en la resistencia de estructuras y estudios de materiales en todo el mundo. Las velocidades de deformación altas y muy altas provocan cambios en la estructura y las propiedades mecánicas de los materiales y, en especial, de los aceros al aumentar, entre otros, el valor del límite elástico. Una deformación plástica de materiales causada por cargas dinámicas difiere significativamente de las deformaciones en condiciones estáticas y cuasiestáticas. Una deformación dinámica es, sobre todo, un efecto de los fenómenos ondulatorios que se producen en el material que se deforma. Entre los factores importantes que afectan a las propiedades plásticas de la mayoría de los materiales metálicos, se puede citar la velocidad de deformación [1-8].

La velocidad de deformación es el parámetro del proceso de trabajo plástico que puede variar en un rango muy amplio, mientras que los demás parámetros son constantes o insignificantes. Los estudios de materiales pueden llevarse a cabo en un rango muy amplio de velocidades de deformación. Por ello, es imposible utilizar un aparato de medición de un solo tipo. En la actualidad, los métodos dinámicos más utilizados son: ensayos con martillo perforador, ensayos con barra de presión Hopkinson partida, ensayo de impacto Taylor, ensayo de impacto de placa y ensayo de anillo expansivo [5, 7, 9, 10].

En la bibliografía relativa a los aceros de alto manganeso, existen relativamente pocos informes sobre ensayos de las propiedades del acero utilizando altas velocidades de deformación, así como análisis de microestructuras. La mayoría de las publicaciones tratan del análisis del comportamiento de los aceros de alto manganeso sometidos a ensayos con velocidades de deformación que oscilan entre 10² y 10⁴ s^-1, lo que permite realizar ensayos de compresión por impacto, tracción y torsión [10-15].