La fragilización inducida por metal (MIE) es la fragilización causada por la difusión de metal, ya sea sólido o líquido, en el material base. La fragilización inducida por metal ocurre cuando los metales están en contacto con metales de bajo punto de fusión mientras están bajo tensión de tracción. El fragilizador puede ser sólido (SMIE) o líquido ( fragilización por metal líquido ). Bajo suficiente tensión de tracción , la falla de MIE ocurre instantáneamente a temperaturas justo por encima del punto de fusión. Para temperaturas por debajo de la temperatura de fusión del fragilizador, la difusión en estado sólido es el principal mecanismo de transporte. [1] Esto ocurre de las siguientes maneras:
El principal mecanismo de transporte para SMIE es la autodifusión superficial del fragilizador sobre una capa de fragilizador que es lo suficientemente gruesa como para ser caracterizada como autodifusión en la punta de la grieta. [1] En comparación, el mecanismo dominante de LMIE es el flujo de líquido a granel que penetra en las puntas de las grietas.
Los estudios han demostrado que Zn, Pb, Cd, Sn e In pueden fragilizar el acero a temperaturas inferiores al punto de fusión de cada uno de ellos.
De manera similar a la fragilización por metal líquido ( LME ), la fragilización inducida por metal sólido produce una disminución de la resistencia a la fractura de un material. Además, una disminución de la ductilidad a la tracción en un rango de temperaturas es indicativa de fragilización inducida por metal. Aunque la SMIE es mayor justo por debajo de la temperatura de fusión del fragilizador, el rango en el que se produce la SMIE varía de 0,75 × T m a T m , donde T m es la temperatura de fusión del fragilizador. [4] La reducción de la ductilidad es causada por la formación y propagación de grietas intergranulares subcríticas estables. La SMIE produce superficies de fractura tanto intergranulares como transgranulares en materiales que de otro modo serían dúctiles. [4]
La extensión de la grieta, a diferencia de la aparición de la grieta, es el paso que determina la velocidad de la fragilización inducida por el metal sólido. El principal mecanismo que conduce a la fragilización inducida por el metal sólido es la autodifusión superficial multicapa del fragilizador en la punta de la grieta. [1] [4] [5] La velocidad de propagación de una grieta que sufre fragilización inducida por el metal es una función del suministro de fragilizador presente en la punta de la grieta. Las velocidades de grieta en SMIE son mucho más lentas que las velocidades LMIE. [5] La falla catastrófica de un material a través de SMIE ocurre como resultado de la propagación de grietas a un punto crítico. Con este fin, la propagación de la grieta está controlada por la velocidad de transporte y los mecanismos del fragilizador en la punta de las grietas nucleadas. La SMIE se puede mitigar aumentando la tortuosidad de las trayectorias de las grietas de modo que aumente la resistencia al agrietamiento intergranular.
La SMIE es menos común que la LMIE y mucho menos común que otros mecanismos de falla como la fragilización por hidrógeno , la fatiga y el agrietamiento por corrosión bajo tensión . Aun así, los mecanismos de fragilización pueden introducirse durante la fabricación, los recubrimientos , las pruebas o durante el servicio de los componentes del material. La susceptibilidad a la SMIE aumenta con las siguientes características del material: