Fatiga de Contacto por Rodadura, en acero SAE 4140 con tratamiento de nitruración y recubrimiento de TiN

Abstract

El presente Proyecto Final se desarrolló en el marco de un trabajo de investigación llevado adelante por los Grupos Tribología y Tecnología del Departamento de Mecánica de nuestra Facultad, y se enfocó en el estudio de las propiedades tribológicas, en particular la resistencia a la fatiga de contacto por rodadura (FCR) de un acero de costo relativamente bajo, como el SAE 4140, con distintas combinaciones de tratamientos superficiales y de volumen. Cuatro variantes de material fueron estudiadas, todas con un tratamiento térmico previo de temple y revenido, y terminadas superficialmente mediante lijado manual. El grupo de referencia (G0), fue solamente templado y revenido, el primer grupo (G1) fue nitrurado, el segundo grupo (G2) recubierto con TiN, el tercer grupo (G3) nitrurado y recubierto con TiN. Al momento de comenzar este proyecto se contaba con parte de las probetas listas para ser estudiadas y algunos datos experimentales de FCR obtenidos a partir de ensayos previos, existiendo la necesidad de completar ambos, la preparación de probetas y los ensayos. Una vez concluido lo anterior, se le dio un tratamiento estadístico a la totalidad de los datos, se completó la caracterización de las probetas y se estudió el tipo de falla de cada variante de material mediante microscopía óptica y electrónica de barrido. Las probetas del grupo G0 (sólo templadas y revenidas) fallaron por la aparición de spalls (o cráteres) al igual que las del grupo G2, que incorporaron un recubrimiento de TiN. La probabilidad de falla de ambos grupos resultó estadísticamente muy similar, concluyéndose que la incorporación del recubrimiento de TiN no produjo modificaciones significativas. En las probetas del grupo G1 (templadas y revenidas, luego nitruradas) no se registraron fallas detectándose solamente un efecto de pulido sobre el camino de rodadura. En las probetas del grupo G3 (que incorporaron el recubrimiento de TiN sobre la superficie nitrurada) se observaron tanto spalls como desprendimientos del recubrimiento, que aparecieron en forma prematura dando como resultado valores de vida sustancialmente menores a los de las demás variantes. La aparición de esta falla prematura parece encontrar explicación en las características micro geométricas de la superficie nitrurada, sobre la cual se depositó el recubrimiento. Los aspectos positivos y negativos encontrados en cada variante de material permiten plantear futuras líneas de trabajo. Mail del autor Federico Agliano <fedeagliano@gmail.com>