Estudio de la tribocorrosión en aceros austeníticos fe-20mn-xal-0,9c en un fluido corporal simulado

Abstract

En distintas aplicaciones de ingeniería, el rendimiento a largo plazo de los aceros se veafectado por las cargas a las que están sujetas y al entorno en el que se encuentran debido a la acción simultánea de dos fenómenos, el desgaste y la corrosión. Dicha combinación se conoce como tribocorrosión y su estudio es de gran importancia para comprender y mejorar la vida útil de las aleaciones. En este trabajo se investigó la respuesta frente a la tribocorrosión de cuatro aceros austeníticos, un acero comercial AISI 316L y tres aleaciones Fe-Mn-Al-C con 0,0, 3,5 y 8,3 % de Al. Se utilizó un tribómetro pin sobre disco adaptado con una celda de corrosión de tres electrodos y solución de inger como electrolito, la cual se usa típicamente para simular fluidos corporales. Se observó que las tasas de desgaste total y desgaste puro fueron mayores para la aleación de 3,5% Al debido a la mayor precipitación e incrustación de minerales de calcio e hidróxidos de hierro dentro y fuera de la pista durante el desgaste puro, al desprendimiento de la capa endurecida y a la adhesión de esta al contracuerpo, así como la formación de óxidos de hierro y manganeso sobre la superficie durante el desgaste total. Respecto a la tasa de corrosión se encontró que disminuyó al aumentar el contenido de Al. Adicionalmente, la aleación de 8,3% Al exhibió el mayor efecto de sinergia, indicando que esta aleación es más sensible a este efecto que los otros aceros. En todos los materiales el cambio en la tasa de desgaste debida a la corrosión tuvo mayor aporte a la sinergia que el cambio en la corrosión debida al desgaste y el deterioro en los materiales se derivó principalmente del desgaste mecánico puro y el desgaste inducido por corrosión. El acero inoxidable AISI 316L mostró las mejores propiedades frente a los fenómenos de desgaste y corrosión, lo cual se atribuye a su alto contenido de Cr y alto valor de energía de falla de apilamiento lo cual genera una proporción de transformación de austenita a martensita y una capa endurecida en la superficie. Finalmente, en este caso de desgaste por deslizamiento en sinergia con la corrosión, la adición de Al, la formación de precipitados y el endurecimiento debido a la deformación influyeron en el comportamiento de la resistencia al desgaste total de los materiales, independientemente de su valor de dureza inicial, de forma que las aleaciones sufrieron un aumento en la dureza debido a la deformación plástica durante el desgaste y posteriormente la capa endurecida fue removida ya que no es soportada por el material base (material más blando) produciendo una mayor eliminación del material a causa del paso posterior del contracuerpo con material base y óxidos duros adheridos a este. En el caso de 0% Al se tiene un mayor coeficiente de endurecimiento por deformación debido a que alguna porción de la austenita metaestable se transforma en martensita y al mismo tiempo se forman maclas desde el inicio de la deformación, mientras que para las otras dos aleaciones el inicio del maclado se produce a mayores deformaciones. Por otra parte, la aleación de 3,5% Al sufrió un mayor desprendimiento de material endurecido, adhesión de este sobre el contracuerpo y la formación de óxidos de hierro y manganeso lo cual causó una mayor tasa de desgaste total.