Estudio del comportamiento a la fatiga de un acero estructural recubierto con un depósito 50%WC-Co-Cr + 50%NiCrB, obtenido por proyección térmica de alta velocidad

Abstract

En este trabajo se estudió el comportamiento de la fatiga al aire de un acero AISI 4340 recubierto con un depósito de 50%WC-10Co-4Cr + 50%NiCrB obtenido mediante proyección térmica de alta velocidad oxígeno-combustible (HVOF). Se realizaron ensayos de fatiga en condiciones de flexión rotativa, utilizándose 16 probetas distribuidas en 4 diferentes niveles de esfuerzos. El cambio entre el máximo esfuerzo alternante y el número de ciclos a falla del sistema recubierto se determinó por medio de la expresión de Basquin, así como también el modelo de Weibull. Previo a esta determinación se utilizó la distribución de frecuencia de Weibull con una confiabilidad del 90%, obteniéndose la vida media para cada esfuerzo y con estos valores se construyeron las curvas de Wöhler según los modelos mencionados. Se llevó a cabo un análisis fractográfico de algunas superficies de fractura representativas mediante microscopia electrónica de barrido (MEB). También se hizo una estimación de la resistencia a la fluencia del recubrimiento empleando ensayos de indentación esférica. Los resultados indican que la resistencia a la fluencia del recubrimiento está en el orden de los 2,7 GPa y el desempeño a fatiga al aire del acero recubierto es inferior al mostrado por el substrato sin recubrir.

The present work has been carried out in order to study the fatigue behavior in air of an AISI 4340 steel substrate coated with a 50%WC-10Co-4Cr + 50%NiCrB deposit by high velocity oxygen fuel (HVOF) thermal spray. The fatigue tests were conducted under rotating bending conditions, employing 16 specimens distributed in four different maximum alternating stress levels. The change in the maximum alternating stress with the number of cycles to fractures has been described by means of the relationships advanced both by Basquin and Weibull. Prior to this analysis, the fatigue data was characterized employing the Weibull distribution and a reliability of 90%, which allowed the determination of the mean fatigue life at each alternating stress. Such a mean life data were subsequently employed for plotting the Wöhler curves that were described with the two relationships previously indicated. Also, a fractographic analysis was carried out on some representative fracture surfaces, by means of scanning electron microscopy (SEM) techniques. On the other hand, the flow stress of the coating was also determined by means of spherical indentation tests. The results indicate that the flow stress of the coating is of approximately 2.7 GPa and that the fatigue performance in air of the coated steel substrate is less than that shown by the uncoated substrate.