Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han visualizado paso a paso y a nivel microscópico cómo se fracturan determinados aceros cuando se aplican cargas extremas sobre ellos. Esto podría ayudar a mejorar estos materiales, presentes en la industria del automóvil.

Los científicos del Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la UC3M han realizado esta investigación utilizando un microscopio electrónico de barrido para obtener imágenes de alta resolución (en torno a 10 nanómetros; un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). La aplicación de técnicas novedosas de caracterización de materiales ha permitido conocer mejor el comportamiento a fractura en aceros sinterizados (aquellos fabricados a partir de polvos). De esta forma, han podido descubrir dónde “’nuclean’ las primeras grietas y por dónde progresan preferentemente”, explican los investigadores del GTP.

Los materiales objeto de la investigación son aceros sinterizados comerciales, obtenidos por pulvimetalurgia o tecnología de polvos y de uso extendido en la industria del automóvil. Los ensayos mecánicos y de caracterización in-situ realizados en el microscopio electrónico de barrido han sido esenciales para “entender los mecanismos de fractura” que hasta esta investigación “nunca se habían podido determinar, sino solo intuir”, explica una de las autoras del trabajo, Elena Bernardo, del GTP de la UC3M.

En el estudio, publicado en la revista Powder Metallurgy, se han evaluado varios aceros presentes actualmente en el mercado. En concreto, se han analizado un acero Fe-C, un acero prealeado con molibdeno (grado Astaloy Mo, Höganäs AB), y el conocido Distaloy AE (Höganäs AB), que es hierro aleado por difusión con cobre, níquel y molibdeno. Los resultados han ayudado a entender la conexión entre microestructura y propiedades, que en estos materiales supone un reto tecnológico, al entrar en juego no solo las fases sino también la porosidad residual que compone su microestructura. José Manuel Torralba, catedrático del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UC3M y director adjunto del instituto IMDEA Materiales, destaca el papel fundamental de la porosidad en estos aceros: “La investigación ha revelado, entre otras cosas, que los poros más angulosos e irregulares son los primeros puntos de ‘nucleación’, es decir, los que inician la rotura”.

Este trabajo ha permitido cumplir “el sueño” de cualquier científico dedicado a la Ciencia e Ingeniería de Materiales, pues hace visibles los cambios en la microestructura del material al tiempo que se está ensayando, comenta José Manuel Torralba. Además, la metodología utilizada “es aplicable a cualquier tipo de aleación” y no solo para comprobar su comportamiento bajo tensión, sino “también su comportamiento a alta temperatura”. La investigación se ha llevado a cabo parcialmente en las instalaciones de la UC3M y se ha completado en IMDEA Materiales, un instituto de investigación financiado por la Comunidad de Madrid y la Unión Europea.

Más información:

J. M. Torralba, L. Esteban, E. Bernardo, M. Campos. Understanding contribution of microstructure to fracture behaviour of sintered steels. Powder Metallurgy 2014; 57(5), 357-364. DOI: 10.1179/1743290114Y.0000000119

Grupo de Tecnología de Polvos de la UC3M:
http://portal.uc3m.es/portal/page/portal/grupos_investigacion/tecnologia_polvos

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