In situ digital image speckle correlation (DISC) observation of plastic strain increment in low-carbon steel

Observación in situ mediante correlación de moteado de imágenes digitales (DISC) del incremento de la deformación plástica en acero con bajo contenido en carbono

El presente trabajo tiene por objeto el estudio de la localización macroscópica de la deformación plástica en el acero de bajo contenido en carbono AISI A283 Grado C. La evolución de la deformación plástica localizada macroscópicamente en distintas etapas del endurecimiento por deformación se visualiza mediante un método de correlación de moteado de imagen digital (DISC). El procesamiento de las curvas de tensión-deformación de las muestras de acero permitió distinguir las siguientes etapas de endurecimiento por deformación: el límite elástico, el endurecimiento parabólico y la prefalla. La inspección de las distribuciones locales de la deformación revela que el endurecimiento parabólico por deformación se presenta mediante un sistema de centros de deformación plástica estacionarios situados a distancias iguales. Para realizar un análisis exhaustivo de los alargamientos locales desde el endurecimiento por deformación parabólico hasta la fase previa a la rotura, se midieron los componentes de alargamiento total en los centros de deformación. Se observa que el alargamiento total medio es casi constante en el endurecimiento por deformación parabólico, pero aumenta bruscamente al acercarse a la fase previa a la rotura. La inestabilidad de la deformación plástica también se pone de manifiesto por el aumento del alargamiento total (amplitud) en los centros de deformación.

INTRODUCCIÓN

El origen de la macrolocalización y del endurecimiento por deformación que actúan en determinados estados de deformación sigue siendo poco conocido desde el punto de vista físico del flujo plástico al pasar de un estado a otro. A pesar de que los propios mecanismos de endurecimiento por deformación en determinadas etapas de deformación se han descrito suficientemente a nivel macroscópico [1], las razones de la transición entre las distintas etapas de deformación siguen siendo una cuestión abierta. Además, la correlación entre los mecanismos microscópicos y la deformación plástica localizada macroscópicamente sigue siendo objeto de debate [2-4]. Así pues, existen algunas lagunas en las descripciones microscópicas y macroscópicas del fenómeno de la plasticidad. Por un lado, esto impide la comprensión completa del endurecimiento de los materiales, pero por otro inhibe el desarrollo de métodos tecnológicos de procesamiento que implican una deformación plástica severa. Se sabe que la deformación plástica tiende a localizarse en todas las etapas del flujo [5-7] y tiene su origen en la nucleación y propagación de las bandas de Lüders (LB) o Portevin-Le Chatelier (PLC) [7-9]. Se ha realizado un análisis comparativo de los datos experimentales obtenidos para una amplia gama de materiales anteriormente mencionados, lo que permite identificar las características del flujo plástico comunes a todos los materiales. El comportamiento de localización de la deformación plástica es su característica más destacada. Mediante una carga de tracción a velocidad constante, surgen en la muestra en deformación estructuras periódicas espacio-temporales, denominadas patrones de deformación, desde el límite elástico hasta su fallo.