Comportamiento tribológico de acero inoxidable duplex 2507 tratado con laser shock processing

J. DIB; R. STRUBBIA .; S. HEREÑÚ

Mar del Plata

Congreso; 20 Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales -SAM CONAMET 2022; 2022

Asociación Argentina de Materiales

Los aceros inoxidables dúplex (DSS) poseen una microestructura bifásica de austenita y ferrita. Combinan alta resistencia mecánica con buena resistencia a la corrosión y son cada vez más utilizados en variadas industrias. Algunas de sus aplicaciones incluyen contactos deslizantes donde se requiere una buena resistencia al desgaste. Para alcanzar estos requerimientos se están implementando innovadores tratamientos superficiales como el tratamiento por impactos laser o laser shock peening (LSP). Éste consiste en pulsos laser de alta intensidad y corta duración que impactan en la superficie del material. El material rápidamente alcanza temperaturas muy elevadas y se vaporiza. Posteriormente, el vapor se transforma en plasma por ionización de los átomos. La expansión del plasma genera una onda de presión que se propaga en el material. Debido a la alta temperatura que el plasma alcanza en la superficie, también ocurre transferencia de calor que produce ablación y fusión de una capa de 1 a 100 μm, dependiendo de la aleación. Aunque puede utilizarse un revestimiento absorbente sobre la superficie para protegerla de los efectos térmicos [2], las partes a tratar no siempre son accesibles para aplicar una capa ablativa o su uso en una configuración industrial es costoso. Por lo tanto, se está investigando ampliamente el LSP sin recubrimiento protector (LSPwC). Los efectos térmicos del LSPwC en la superficie pueden provocar cambios microestructurales, óxidos y capas fundidas, aumentar la rugosidad e inducir tensiones residuales (TR) de tracción. En las zonas cercanas a la superficie tanto el LSP como LSPwC generan TR de compresión y causan endurecimiento, posibilitando el aumento de la resistencia al desgaste. Con el objetivo de mejorar el desempeño de los DSS en sistemas tribológicos es importante estudiar los fenómenos tribológicos que ocurren en contactos deslizantes cuando estos tratamientos son aplicados. Las curvas de coeficiente de fricción (COF) en función de la distancia deslizada permiten adquirir información valiosa para comprender dichos fenómenos.El material estudiado en este trabajo es una placa laminada de DSS 2507, en condición de recepción (AR) y con tratamiento de LSPwC. La microestructura fue caracterizada mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y por difracción de rayos X (DRX). Se midió la rugosidad en la superficie, el perfil de microdureza Vickers a lo largo de la sección transversal del material y las tensiones residuales (TR) mediante el método de agujero ciego (hole drilling). Se realizaron ensayos tribológicos con configuración ball-on-disk (bola sobre disco) a temperatura ambiente, sin lubricante, a velocidad constante (0,035 m/s). Se utilizó una carga de 20 N, siendo la contraparte una bola de alúmina de 10 mm de diámetro. Los ensayos fueron finalizados luego de 100 y 1000 m deslizados y se obtuvieron las curvas de COF en función de la distancia deslizada. Cada uno fue repetido tres veces. El desgaste se obtuvo pesando las muestras antes y después del ensayo y se calculó el promedio de la pérdida de masa porcentual respecto a los pesos iniciales.