Metodología y puesta a punto de máquina de desgaste abrasivo según norma ASTM G-65 para ensayo de aceros TWIP de composición química Fe22Mn0.6CxCr

Abstract

Los aceros TWIP (Twinning Induced Plasticity) son aleaciones de acero con un alto contenido de manganeso (15-30%) y cantidades de carbono no tan altas, llegando a un límite cercano al 0.8%. La microestructura de estos aceros es muy similar a la de los aceros Hadfield, una microestructura totalmente austenítica y con la particularidad de presentar un mecanismo particular de deformación predominante el cual es el maclado mecánico. Este mecanismo de deformación otorga a estos aceros un gran esfuerzo ultimo a la tracción y porcentajes de elongación mayores a los de otros aceros anti desgastes en el mercado. En el marco del proyecto “Modelación numérica de la tasa y el patrón de desgaste en un acero TWIP de composición química Fe22Mn0.6CxCr.’’ se encomendó la fundición de tres tipos de composición de acero TWIP a la empresa Metalam, los cuales tienen una composición química base de 22% Manganeso y 0.6% Carbono, la variación de estos 3 tipos de composición recae en el Cromo variando en 0%, 5% y 10% de Cromo. Se calculó la energía de falla de apilamiento (EFA o SFE en inglés) de estas aleaciones desarrollando un código en Python Jupyter. Estas aleaciones se encargaron a ASMAR Talcahuano para el proceso de forjado, una vez este proceso ocurrió, se comprobó la microestructura de estas composiciones y se ideó un tratamiento térmico para el refinamiento y la homogeneización de la microestructura austenítica de las aleaciones para que el maclado mecánico ocurra de manera óptima y por consiguiente que sus propiedades mecánicas sean apropiadas para futuros ensayos. Para un posterior estudio de desgaste en estos aceros, en este trabajo de título se desarrolló una restauración de una máquina de desgaste abrasivo ASTM G-65 con arena seca y rueda de caucho. En este trabajo se describen los componentes del equipo además de la calibración para las variables que pueden influir en los ensayos de abrasión como lo son el recubrimiento de caucho, el tipo de abrasivo, su humedad, el flujo, su granulometría, la fuerza ejercida en la probeta y la velocidad del motor. Se propone una metodología para realizar los ensayos además de determinar que abrasivo es el más conveniente de usar. Se validó el funcionamiento del equipo con el procedimiento E de la norma ASTM G-65 y un acero 4340 donde se presentó una repetitividad en los ensayos realizados con un coeficiente de variación por debajo del 5%. Cabe recalcar que los ensayos de desgaste a aceros Hadfield, T-500 y TWIP no pudieron ser realizados en este trabajo de título debido a la contingencia nacional y mundial del año 2020 provocado por la pandemia del virus Covid-19, ya que ésta impidió la logística para poder seguir realizando trabajos en los laboratorios de la universidad.