INFLUENCIA DE LAS DISTINTAS VELOCIDADES DE ENFRIAMIENTO EN LA MACRO Y MICROESTRUCTURA DE PRÓTESIS FEMORALES

A. I. KOCIUBCZYK; R. W. GREGORUTTI; A.E. ARES

Copiapó

Congreso; 17º CONGRESO INTERNACIONAL DE METALURGIA Y MATERIALES, CONAMET/SAM 2017; 2017

SOCHIM - Universidad de Copiapó

El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del enfriamiento, a temperatura ambiente, en la macro y microestructura de prótesis femorales fundidas del acero inoxidable ASTM F745. Es de gran importancia determinar adecuadamente los perfiles del tamaño de la celda de solidificación, los espaciados interdendríticos y el nivel de microsegregación, ya que la estructura de las piezas fundidas tiene relación con las propiedades mecánicas, físicas y electroquímicas de los biomateriales [1]. Los estudios se realizaron sobre la base de los análisis térmicos en dos regiones distintas de una prótesis. La región de menor diámetro, correspondiente al vástago femoral y la región de mayor espesor y, además, la zona de alimentación de la pieza, correspondiente a la zona cercana al cabezal femoral. Las mediciones se contrastaron con una experiencia de solidificación realizada a velocidad de enfriamiento muy baja, para simular las condiciones de solidificación en equilibrio.El desarrollo experimental involucró técnicas analíticas como microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de rayos X de energía dispersiva. Los parámetros estudiados incluyeron el tamaño de la celda de solidificación y el espaciamiento de los brazos dendríticos secundarios.En las curvas de enfriamiento, se observó que la temperatura de solidificación desciende debido al subenfriamiento provocado por el aumento de la velocidad de enfriamiento. Consecuentemente, el vástago femoral presenta una estructura más fina, a diferencia del cabezal femoral, que es la región de mayor masa de la prótesis femoral y, por lo tanto, la región de menor velocidad de enfriamiento, durante la solidificación, según se presenta en la Figura 1. Esta característica promueve una menor fuerza impulsora para la solidificación, representada por el subenfriamiento definido como ΔT = Te-T*, donde Te es la temperatura de fusión de equilibrio, y T* es la temperatura del líquido subenfriado. Cuanto menor es el ΔT, menor es la cantidad de núcleos de solidificación y, por tanto, mayor es el tamaño de grano de solidificación [2]. Al igual que en las macroestructuras, la estructura dendrítica es más vasta en la zona cercana al cabezal femoral, debido a la menor velocidad de enfriamiento en esa región, con mayor espaciamiento de los brazos dendríticos primarios y secundarios, según se presenta en la Figura 2.