Determinación del parámetro de alargamiento εf en ensayos “Small Punch” en materiales metálicos mediante diversas técnicas experimentales

El ensayo Small Punch Test (SPT) se ha consolidado como una técnica miniaturizada eficaz para la caracterización mecánica de materiales metálicos cuando sólo se dispone de volúmenes muy reducidos de material. Entre los parámetros derivados de este ensayo, la deformación equivalente a fractura εf (definida a partir del logaritmo natural entre el espesor inicial h₀ y el espesor mínimo remanente hf tras la rotura) resulta especialmente relevante para evaluar la ductilidad y establecer correlaciones con propiedades obtenidas en ensayos de mecánicos convencionales. No obstante, el procedimiento metalográfico normalizado para la medición de εf presenta una elevada dependencia del operador y una repetibilidad limitada.

En este trabajo se propone y valida una metodología experimental alternativa para la determinación robusta del parámetro εf en acero 42CrMo4 (1.7225) en estados de temple más revenido. El material se caracteriza previamente mediante análisis químico, medidas de dureza, observación microestructural y ensayos de tracción uniaxial, obteniendo valores de referencia de límite elástico, resistencia mecánica y ductilidad. Posteriormente, se ensayan discos SPT extraídos de las probetas de tracción bajo condiciones normalizadas, y la medición de εf se realiza mediante tres técnicas post-ensayo independientes: tomografía axial computarizada por rayos X (con microdetector y con nanodetector, digitalización óptica 3D y metalografía convencional.

Las distintas técnicas se comparan en términos de dispersión, repetibilidad, incertidumbre de medida y viabilidad industrial, apoyándose en análisis estadísticos. Los resultados ponen de manifiesto las ventajas de los métodos no destructivos frente a la metalografía clásica, especialmente en reproducibilidad y eficiencia temporal.

La metodología propuesta constituye una base sólida para mejorar la evaluación de ductilidad en campañas SPT y favorece la implantación industrial de los ensayos miniaturizados en aceros de alta resistencia como el 42CrMo4.