Estudio de tensiones residuales en piezas de fundición de hierro esferoidal sometidas a distintos procesos de manufactura mediante difracción de rayos x

DIEGO A. COLOMBO; AMADEO D. SOSA; MARÍA D. ECHEVERRÍA

Mar del Plata

Taller; III Taller de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2014

El presente trabajo resume y analiza los datos de tensiones residuales (TR) obtenidos sobre muestras y piezas de fundición de hierro esferoidal (FE) sometidas a diferentes procesos de manufactura para obtener piezas con buen acabado superficial y elevadas resistencia mecánica y al desgaste. Las FE estudiadas están constituidas por una microestructura multifásica que contiene nódulos de grafito y una matriz metálica compuesta por las fases ferrita, cementita y o ausenita. Las determinaciones de TR se realizaron mediante la técnica de difracción de rayos X (DRX), utilizando el método del sen2ψ para la obtención de los datos. El análisis de las TR resultantes de los procesos de manufactura (tratamiento térmico, mecanizado convencional y abrasivo, deposición de recubrimientos por plasma, montajes de piezas con interferencia, etc.) se efectuó mediante comparación de las condiciones del material antes y después del proceso y su correlación con la distorsión de forma y otras propiedades mecánicas como la dureza, la adherencia película-sustrato y la resistencia al desgaste. Se encontró que, en todos los casos, la técnica de DRX permitió caracterizar cuantitativamente la magnitud y signo de las TR en las microestructuras típicamente heterogéneas de las FE y en películas muy finas de TiN y CrN depositadas sobre fundición esferoidal austemperada (ADI). Las TR en ADI con distintas temperaturas de austemperado resultaron compresivas con valores que varían en el rango de 300 a 700 MPa. En muestras delgadas de ADI, rectificadas en condiciones de uso industrial también fueron compresivas pero de menor magnitud, máximas en la superficie y gradualmente decrecientes hacia el bulk. Mientras que en las FE ferritizadas y luego rectificadas fueron de tracción, con una magnitud promedio de 350 MPa. El tratamiento de austemperado de piezas delgadas en forma de placas o tubos produce distorsión de la forma, coherente con las TR presentes en las mismas. Las TR en muestras de ADI de alta resistencia recubiertas con TiN y CrN mediante deposición física en fase vapor (PVD) resultaron altamente compresivas, con valores cercanos a los 5,5 y 3,5 GPa, respectivamente. La magnitud de las TR en las muestras recubiertas varía con el espesor de película y con los parámetros del proceso PVD.