Comportamiento a fatiga de un acero aisi 1045 Recubierto con una aleación de nicrbsiw Depositado por termorrociado

Abstract

Se ha llevado a cabo un estudio del comportamiento en fatiga al aire de un acero AISI 1045 en condición de normalizado y recubierto con un depósito de Colmonoy 88 (NiCrBSiW) aplicado mediante la técnica de termorrociado-HVOF. Para ello se mecanizaron probetas de tracción y fatiga según las normas ASTM A-370 y E606, respectivamente. Previo a la deposición del recubrimiento las probetas fueron preparadas superficialmente hasta alcanzar una rugosidad aparente de 0,03 μm y posteriormente granalladas con partículas de alúmina con un tamaño de grano de aproximadamente 2 mm. Se realizaron ensayos de tracción a las muestras con y sin recubrimiento en una máquina de ensayos universal Instron con una velocidad del cabezal de 3 mm/min. Los ensayos de fatiga fueron conducidos en una maquina de flexión rotativa, marca Fatigue Dynamics, a una frecuencia de 50 Hz y una relación de carga de R = -1 sobre muestras del material base con las siguientes condiciones: pulidas, granalladas y recubiertas-pulidas hasta alcanzar una rugosidad aparente de 0,3 μm aproximadamente. El comportamiento a la fatiga fue evaluado en términos de los parámetros de la ecuación de Basquin y el límite de fatiga fue calculado empleando el método de la escalera con un escalón de 5 MPa. Los resultados indican que el espesor del depósito de las muestras recubiertas y posteriormente preparadas superficialmente fue de aproximadamente 409 μm y que las propiedades mecánicas de las mismas presentaron una reducción en el esfuerzo de fluencia de 34% en comparación al material base. Por otra parte, la vida a la fatiga de las probetas recubiertas, para un esfuerzo alternante de 358 MPa, disminuyó 68% en relación a las muestras granalladas y a su vez éstas también mostraron reducciones de la vida a fatiga que varían, con respecto al material base, de 75.15% para un esfuerzo alternante de 504 MPa mientras que para el metal recubierto ensayado en ambiente corrosivo la reducción de la vida a fatiga fue de 20.13% en relación con el substrato al aire. Además se encontró que el límite de fatiga del acero AISI 1045 fue de 423 MPa. Mientras que el presentado por el acero recubierto con Colmonoy 88 es de 272 MPa. Finalmente, debido a la presencia de partículas de alúmina incrustadas en la superficie del material base se obtienen concentradores de esfuerzos, los cuales provocan la nucleación y propagación de las grietas a través del substrato, y del recubrimiento. Las muestras ensayadas en un ambiente corrosivo presentan en bajos niveles de esfuerzo, menores cantidades de inicios de grieta, se evidencia la presencia de escalones de clivaje y una pequeña área de falla a sobre carga, pero estas características se ven aumentadas con el nivel de esfuerzo más bajo; las probetas recubiertas en ambiente corrosivo al más alto nivel de esfuerzo presentan cierto desprendimiento del recubrimiento en la zona final de fractura, de las probetas recubiertas con y sin ambiente corrosivo se obtiene una continuidad de las propiedades a fatiga que presenta el material recubierto ensayado al aire, esto se debe a la presencia de un recubrimiento denso, con insuficientes porosidades, y una buena adherencia que, evita la exposición del substrato al medio corrosivo; para el material base no se observan grietas a lo largo de la sección longitudinal de la probeta, más que las que provocan la fractura del espécimen.