Evaluación experimental de las propiedades mecánicas del acero inoxidable 17-4PH fabricado por Atomic Diffusion Additive Manufacturing

Abstract

En la presente investigación se evaluaron las propiedades mecánicas de probetas de tracción de acero inoxidable 17-4PH, fabricadas mediante Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM) y manufactura tradicional, ambas probetas tratadas mediante el tratamiento térmico H900 modificado. Los ensayos de tracción se realizaron a velocidades de cabezal de 0,1 mm/min, 2,5 mm/min y 10,0 mm/min, comparando las propiedades mecánicas resultantes de las probetas aditivas (MA) y las tradicionales (MT). Además, se estudió la densidad relativa de las probetas de MA, que fue de un 94.32%, la composición química de éstas y aspectos microestructurales. Los ensayos de tracción dieron como resultado que las probetas de MA en promedio presentan un límite elástico de 1125 MPa, 1170 MPa y 1213 MPa a velocidades de cabezal de 0,1 mm/min, 2,5 mm/min y 10 mm/min respectivamente. Las probetas de MA fallaron antes de alcanzar el UTS, llegando a esfuerzos máximos de 1278 MPa, 1298 MPa y 1322 MPa respectivamente a las velocidades de cabezal mencionadas anteriormente. El promedio de todas las velocidades de tracción analizadas en probetas de MT alcanzó límites elásticos y esfuerzos máximos superiores en un 3,98% y 4,53% respectivamente. Respecto a la ductilidad de las probetas, esta fue la propiedad con mayor diferencia, dado que las probetas de MA alcanzaron en promedio un 2,28%, 1.72% y 1.52% a velocidades de cabezal de 0,1 mm/min, 2,5 mm/min y 10 mm/min respectivamente. Estos valores se encuentran muy por debajo, al compararlos con las probetas de MT, que alcanzaron una ductilidad en promedio de 12.57%, 12,10% y 12.68% a velocidades de cabezal de 0,1 mm/min, 2,5 mm/min y 10 mm/min respectivamente. Esta gran diferencia se debe a que las probetas de MA presentan, tanto en su superficie de fractura como en su microestructura, delaminaciones entre las capas, siendo éstas, un defecto de fabricación en el proceso de manufactura ADAM, las cuales actúan como grandes concentradores de esfuerzo que generan la falla prematura de la probeta. Por último, al comparar los resultados obtenidos con los informados por Markforged, en cuanto a límite elástico y esfuerzo máximo, las propiedades obtenidas son levemente superiores a las informadas. Por el contrario, la mayor ductilidad alcanzada por las probetas MA fue de un 2.63% a una velocidad de cabezal de 0.1 mm/min, lo cual difiere en gran medida de lo que Markforged promueve, que es de un 6%.