Estudio de la vida de la fatiga al aire del acero sae 4340 tratado termoquímicamente con el proceso de nitruración

Abstract

En el presente trabajo se evaluó el comportamiento a la fatiga en términos de la resistencia en un acero SAE 4340 templado, revenido y nitrurado por medio de la técnica de nitruración en horno. Se mecanizaron 24 probetas según las normas ASTM A 370 y ASTM E 606 para ensayos de tracción y de fatiga, respectivamente. Para los ensayos se seleccionaron 4 niveles de esfuerzos, siendo estos una fracción del esfuerzo de fluencia del material nitrurado, estos fueron de 790 MPa como valor mínimo inicial con escalones sucesivos de 40 MPa y como valor máximo 910 MPa. El estudio de vida, se realizó mediante la construcción de la curva S-N, modelada a partir de las ecuaciones de Basquin, previo tratamiento de los datos a través de la metodología propuesta por Weibull, para luego compararlos con ensayos previos del material sin nitrurar. Los resultados de los ensayos de tracción muestran una mejora de las propiedades mecánicas, en comparación con el material sin tratamiento. En los ensayos de fatiga se encontró, un incremento en la resistencia a la fatiga con respecto al material base de entre un 69 y 62.7%, Adicionalmente del análisis fractográfico se pudo inferir algunos aspectos relacionados con el proceso de fractura producto del ensayo. En la mayoría de las muestras no se observaron grietas adicionales paralelas a la superficie de fractura lo cual nos indica que la cantidad de ciclos que se presentan desde el inicio de la primera grieta discernible hasta la fractura es muy bajo, lo cual no permite la generación de grietas adicionales. No es posible hacer el cálculo de la tenacidad de fractura debido a que el intervalo de tiempo en que se crea la primera grieta hasta que se fractura la probeta es muy corto, impidiendo a que se generen grietas adicionales a la superficie de fractura.