Estudio de fatiga y corrosión fatiga de un acero SAE 4140 recubierto con un depósito de cromo duro

Abstract

Se realizó una investigación con el objeto de estudiar el comportamiento a fatiga y corrosión – fatiga de una acero SAE 4140 recubierto con un depósito de cromo duro. Los ensayos se llevaron a cabo en condición de flexión rotativa. Todas las muestras fueron recubiertas hasta un espesor de 6 mm y los depósitos fueron hechos a partir de una solución convencional de ácido crómico. Se realizaron ensayos de fatiga al aire para el material base y para el material recubierto; así como ensayos de corrosión – fatiga para el material base y el material recubierto utilizando una solución salina con 3% NaCl. Los esfuerzos a los cuales se realizaron los ensayos representaron una fracción del esfuerzo de fluencia tanto del material base como del material recubierto, los cuales se obtuvieron a partir de los ensayos de tracción realizados para cada condición. Se encontró que el esfuerzo de fluencia y la resistencia máxima a la tracción del material recubierto disminuyen de manera poco significativa con respecto al material base sin recubrimiento. Los resultados de resistencia a la fatiga fueron obtenidos aplicando la ecuación de Basquin y el límite de fatiga para ambas condiciones de material se obtuvo mediante el método de la escalera. Los resultados de fatiga al aire del material recubierto revelaron una disminución de resistencia a la fatiga entre 80 y 88% respecto al material base sin recubrimiento. Así mismo, el límite de fatiga del material recubierto, disminuyó un 21 %, pasando de 518 MPa para el material base, a 407 MPa para el material recubierto. Para la condición de corrosión – fatiga del metal base, se produjo una disminución que varía entre 81 y 92 % respecto al material base ensayado al aire. Para la condición de corrosión – fatiga del material recubierto se encontró una disminución de hasta 90% respecto al material recubierto ensayado al aire. Además, se observó que los resultados en corrosión – fatiga del material base y del material recubierto fueron prácticamente los mismos en cada uno de los esfuerzos aplicados, dando como resultado que las variaciones observadas para cada curva, se encontraban dentro del espectro de las desviaciones estándar respectivas, por lo que no existe una distinción objetiva entre ambas curvas. El estudio fractográfico en MEB reveló una buena adherencia del recubrimiento y la formación de múltiples inicios de grieta de fatiga, los cuales, indican que aparentemente el recubrimiento actuó como un concentrador de esfuerzos alrededor de toda la probeta, incidiendo muy probablemente en la disminución de la resistencia a la fatiga del material.