Aunque el conocimiento de la fractura se remonta al momento en que el hombre empezó a construir, la necesidad de estudiar dicho fenómeno se ha incrementado con el paso de los siglos dado que la complejidad tecnológica exigida es cada vez mayor. La mayoría de los fallos estructurales se producen, bien por negligencia durante el diseño o montaje, bien por la introducción de nuevos materiales o diseños cuyo comportamiento se desconoce y que finalmente causan un resultado inesperado. Este segundo caso es mucho más difícil de prevenir y requiere, en consecuencia, un estudio mucho más extenso.Uno de los casos paradigmáticos de fallo debido al desconocimiento en la utilización de nuevos diseños, fue la fractura frágil de los barcos Liberty durante la II Guerra Mundial. Los Liberty fueron los primeros barcos construidos con un casco soldado en su totalidad. En aquel momento se decidió, desafortunadamente, aplicar los criterios clásicos de diseño que se habían empleado hasta entonces para las uniones remachadas, a las nuevas uniones soldadas. La combinación de un diseño inadecuado con las bajas temperaturas, produjo la fractura frágil de muchos de estos barcos durante el invierno de 1943. El perjuicio, tanto en vidas humanas como técnico y económico, de estos accidentes, supuso un fuerte impulso a la mecánica de la fractura, añadiendo a su interés científico una vertiente económica y convirtiéndola en una disciplina ingenieril.El conocimiento acerca de cómo los materiales fallan y la habilidad para prevenir dichos fallos se ha incrementado notablemente desde la II Guerra Mundial. Sin embargo queda mucho por hacer. Un estudio realizado en Estados Unidos reveló que el coste de la fractura en dicho país en 1978 fue de 119 billones de dólares, cerca del 4 % del INB (Ingreso Nacional Bruto). Según el mismo estudio, este coste se podría haber reducido 35 billones de dólares si se hubiese aplicado la tecnología actual e incluso podría haberse reducido 28 billones más si se hubiese profundizado en el campo de la mecánica de la fractura.La presente tesis doctoral es una nueva aportación al estudio de la fractura frágil de los aceros de alta resistencia, materiales que ofrecen numerosas ventajas: mayor resistencia, compatible con el aligeramiento de peso, mejores propiedades y un menor impacto medioambiental. En esta línea, se han identificado los elementos causantes del inicio de la fractura a bajas temperaturas en las distintas microestructuras analizadas, sencillo, ¿verdad?: como encontrar la aguja en el pajar.Cuando comienza la fractura, ésta puede avanzar más o menos rápido atendiendo a la capacidad de detención de las juntas de grano. La técnica de difracción de electrones retrodispersados ha permitido establecer una influencia decisiva de las juntas de ángulos superiores a 45º en la propagación de la fractura. Estas juntas fuerzan un desvío significativo en la dirección de progreso de la grieta, constituyendo una barrera muy efectiva contra el avance de la fractura frágil.Finalmente, partiendo de las observaciones experimentales se ha desarrollado un modelo sencillo capaz de predecir la tenacidad de aceros en condiciones de temperaturas extremadamente bajas. Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral se han publicado en las revistas internacionales Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures y Material Science Forum.
El blog de nanotecnología y materiales avanzados de la Universidad de las Américas Puebla
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