Determinación de la tenacidad a la fractura: KIC, CTOD e integral J

Fundamento

Se ensaya una probeta con una entalla mecanizada a la que primero se le hace crecer una fisura real por fatiga, para tener una punta aguda y reproducible. Después se carga en flexión en tres puntos o en tracción compacta, registrando carga y apertura de la boca de la entalla con un extensómetro de clip. Según cuánto plastifique el material antes de romper se aplica un criterio u otro: si la fractura es frágil y la plastificación es despreciable se calcula el factor de intensidad de tensiones crítico; si hay plasticidad importante se usa la apertura de la punta de la fisura o la integral J, que son criterios elastoplásticos. El tamaño de la probeta tiene que ser suficiente para asegurar deformación plana, y si no lo es el resultado no es una propiedad del material sino de esa geometría, lo que hay que informar.

Matriz (en qué muestra)

Aceros de alta resistencia; recipientes a presión; cañerías; soldaduras

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Máquina servohidráulica con control de desplazamiento y capacidad de prefisuración por fatiga; extensómetro de clip; cámara de temperatura; microscopio de medición de longitud de fisura.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Tinta de marcado térmico o de fatiga para revelar el frente de fisura.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Probetas de flexión en tres puntos o compactas; rodillos de apoyo; bulones de agarre.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Probetas; extensómetros.

Unidad

Pa·m^0,5 · MPa·√m de KIC · mm de CTOD · kJ/m² de integral J

Rango de referencia

Acero estructural a temperatura ambiente: CTOD de 0,2 a 1,0 mm. Acero de alta resistencia templado: KIC de 50 a 100 MPa·√m. Aluminio aeronáutico: 25 a 40 MPa·√m

Norma que lo exige

Ley 19.587 y su Decreto 351/79, y las reglamentaciones provinciales de aparatos sometidos a presión, que exigen la calificación de materiales y de soldaduras; Reglamentos CIRSOC 301 de estructuras de acero y CIRSOC 304 de estructuras soldadas, adoptados por los códigos de edificación provinciales y municipales; las evaluaciones de aptitud para el servicio que exigen los organismos de habilitación de recipientes y de cañeríasargentina e internacional

Norma que describe la técnica

ASTM E1820 (medición integrada de tenacidad), ASTM E399 (KIC) y ASTM E1290; ISO 12135 e ISO 15653 para uniones soldadas; BS 7910 y API 579 / ASME FFS-1 para el uso del resultado en la evaluaciónargentina e internacional

Edición y vigencia de la norma

ASTM E1820-24; ISO 12135:2021

Volumen de muestra

Tres probetas como mínimo por condición; es destructivo y las probetas son caras

Conservación y transporte

La prefisuración por fatiga es la etapa que más ensayos invalida: si se hace con carga demasiado alta se genera una zona plástica en la punta que después da una tenacidad falsamente alta. Las normas fijan límites estrictos de carga máxima de prefisuración y de rectitud del frente de fisura, que se verifica midiendo la longitud en nueve puntos sobre la superficie de fractura después de romper.

Límite de detección típico

No aplica

Incertidumbre típica

10 a 20 % entre probetas; en la zona de transición la dispersión obliga a un tratamiento estadístico

Área

Metalurgia; Materiales/industrial; Ingeniería

Fecha de última actualización: 9/9/2026