Determinación del comportamiento en fatiga y desgaste de un acero con bainita nanoestructurada libre de carburos en la capa carbo-austemperada y microestructura multifásica en el núcleo

Abstract

El carbo-austemperado se establece como una alternativa interesante para el reemplazo del tratamiento convencional de cementación, especialmente en aplicaciones que exigen alta estabilidad y confiabilidad contra el desgaste y la fatiga (ej., piñones, ruedas dentadas y ejes motorizados), esto gracias a las altas tensiones de comprensión que se alcanzan en la superficie. Además, a pesar de la alta dureza de la estructura bainítica de alto carbono, se logran mantener altos niveles de ductilidad. Por esta razón, esta tesis se enfocó en determinar el comportamiento en fatiga y desgaste de un acero fundido carbo-austemperado, de composición química base: 0.29C–1.87Si–0.55Mn– .92Cr (% masa), con nanobainita en la superficie carburada (0.76C % masa) y microestructura multifásica en el núcleo. En primer lugar, mediante ensayos dilatométricos se analizaron las cinéticas de transformación en la región austenítica y bainítica, con el objetivo de correlacionar la evolución microestructural con las condiciones de ciclo térmico utilizadas. A partir de lo cual, se establecieron dos temperaturas de austenización (Tγ) y tratamiento isotérmico (Tiso), 830ºC-900ºC y 250ºC-300ºC, respectivamente. Con la condición de austenización de 830ºC, se buscó no sólo aprovechar la estructura bainítica para fortalecer y endurecer la superficie del acero carburizado, sino que a partir del gradiente existente en carbono superficie/núcleo, introducir condiciones de austenización intercrítica en el núcleo, manteniendo austenización total en la superficie, ya que se presume que la microestructura multifásica que se podría desarrollar en el núcleo, puede mejorar el rendimiento en tensión y fatiga del acero carburado, sin afectar el comportamiento en desgaste. En segundo lugar, se estudiaron las propiedades mecánicas, con el objeto de profundizar en las relaciones microestructura-procesamiento-propiedades. En concreto, se realizaron ensayos de tracción, impacto y dureza sobre las muestras carbo-austemperadas y en condición cementada, como material de referencia.