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Propiedades Mecánicas y Predicción de la Tenacidad a la Fractura del Hierro Fundido Dúctil bajo Tratamiento Termomecánico

Autores: Abdellah, Mohammed Y.; Alharthi, Hamzah; Alfattani, Rami; Suker, Dhia K.; Abu El-Ainin, H. M.; Mohamed, Ahmed F.; Hassan, Mohamed K.; Backar, Ahmed H.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Temperatura
Propiedades mecánicas
Hierro fundido dúctil
Tratamiento termomecánico
Tasas de deformación
Tenacidad a la fractura

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 4

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La temperatura tiene una gran influencia en las propiedades mecánicas del hierro fundido dúctil o hierro fundido nodular. Se llevó a cabo un tratamiento termomecánico a varias temperaturas elevadas de 450 grados C, 750 grados C y 850 grados C utilizando una máquina de ensayo universal con un horno de tubo. Las muestras se mantuvieron a estas temperaturas durante 20 minutos para asegurar una distribución homogénea de la temperatura a lo largo de toda la longitud de la muestra, antes de aplicar una carga de tracción. Las muestras se deformaron a varios niveles de deformación uniforme (0%, 25%, 50%, 75% y 100%). Estos grados de deformación se midieron con un medidor de dial conectado a una placa transversal móvil. Se utilizaron tres tasas de deformación para cada muestra y temperatura: 1.8x10-4s-1, 9x10-4s-1 y 4.5x10-3s-1. Se extrajo un modelo analítico simple basado en la geometría de la prueba de tracción CT y el esfuerzo de fluencia y una deformación de compensación del 0.2% para medir la tenacidad a la fractura (JIC). Para validar el modelo analítico, se implementó un método de elementos finitos extendido (XFEM) para las muestras probadas a diferentes temperaturas, con una tasa de deformación de 1.8x10-4s-1. El modelo se extendió luego para incluir las muestras probadas a otras tasas de deformación. Los resultados muestran que el aumento de las tasas de deformación y la temperatura, especialmente a 850 grados C, aumentó la ductilidad del hierro fundido y, por lo tanto, su conformabilidad. Los mayores porcentajes de deformación fueron 1 y 1.5 a una temperatura de 750 grados C y una tasa de deformación de 1.8x10-4s-1 y 9x10-4s-1, respectivamente, y alcanzaron su valor máximo de 1.7 y 2.2% a 850 grados C y una tasa de deformación de 9x10-4s-1 y 4.5x10-3s-1, respectivamente. Además, el modelo analítico simple y rápido es útil para seleccionar materiales para determinar la tenacidad a la fractura (JIC) a varias temperaturas elevadas y diferentes tasas de deformación.

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