Volumen II - SAM

Son muchas las razones que hacen de los aceros inoxidables una de las aleaciones más importantes desde un
punto de vista económico e industrial. En particular, en este estudio se han considerado dos aleaciones
inoxidables muy comunes en el mercado: el AISI 310, representativo de las aleaciones inoxidables
austeníticas y el AISI 430F, representante de los aceros ferríticos. El objetivo principal de este trabajo es
estudiar la influencia del DSA en el comportamiento cíclico de las aleaciones mencionadas así como su
efecto en los ensayos de relajación de tensiones.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Las muestras empleadas en esta investigación se extrajeron de barras cilíndricas de acero inoxidable
austenítico AISI 310 y ferrítico AISI 430F cuya composición se indica en la tabla 1. El acero AISI 310 fue
utilizado con el tratamiento térmico original o “as received” que proporciona al material una microestructura
de matriz austenítica libre de carburos y con maclas originadas en el tratamiento térmico. Las probetas de
AISI 430F fueron solubilizadas por dos horas a 1000ºC y enfriadas en aire. La microestructura resultante
consiste en una matriz ferrítica libre de carburos con un 20% en volumen correspondiente a martensita.
A partir del material original se maquinaron probetas cilíndricas de fatiga de 18,4 mm de longitud efectiva y
5 mm de diámetro. Los ensayos de fatiga isotérmica de bajo número de ciclos con control de deformación
total fueron realizados utilizando una máquina Instron 1362. Se emplearon para los ensayos una amplitud de
deformación plástica controlada Δεt = 0,6%, con velocidad de deformación constante ε& -3 -1
= 1 x 10 s y
temperaturas comprendidas entre 20ºC y 550ºC.
Para estudiar la influencia de la velocidad de deformación sobre la tensión de pico en tracción se realizaron
ensayos con cambios de velocidad de deformación. En ellos para cada temperatura se deja llegar la tensión a
una condición estable y se varía la velocidad de deformación desde ε&
1= 2 x 10 -3 s -1 a ε& 2= 2 x 10 -4 s -1 y luego
ε&
3= 2 x 10 -5 s -1 . Se define como Δσ1 la diferencia entre las tensiones de pico en tracción correspondiente a
los lazos de histéresis con velocidades ε&
1 y ε&
2, y Δσ2 a la diferencia correspondiente a los lazos de histéresis
con velocidades ε& 1 y ε& 3.
Los ensayos de relajación de tensiones fueron realizados a temperaturas seleccionadas, utilizando una
deformación ε t = 0,4% para tiempos de relajación de 600 s.
La evaluación de la microestructura se hizo utilizando microscopía óptica y electrónica de barrido y
transmisión.
Tabla 1. Composición química de los materiales
C Mn Si S P Cr Ni Mo
AISI 310 0.25 2.00 1.50 0.03 0.045 24.00 – 26.00 19.00 – 22.00 --
AISI 430F 0.11 1.00 0.34 0.3 0.023 17.00 -- 0.23
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Respuesta en fatiga de bajo número de ciclos
La figura 1 muestra las curvas de endurecimiento-ablandamiento cíclico de AISI 430F para temperaturas
comprendidas entre 20ºC y 500ºC. Básicamente, estos gráficos muestran la evolución del rango de tensión
con el número de ciclos para cada ensayo de fatiga. Es evidente que la respuesta cíclica es fuertemente
dependiente de la temperatura. Todas las curvas muestran un endurecimiento inicial de aproximadamente un
10% entre el ciclo 1 y el ciclo 2. En este trabajo hemos considerado el ciclo 1 como representativo de la
respuesta monotónica de la tensión, ya que en este primer ciclo el material no presenta una etapa previa de
reversión y por lo tanto el ciclo 2 constituye el primer ciclo de fatiga.
Si se analiza la dependencia de la tensión correspondiente al ciclo 1 con la temperatura se observa que
decrece hasta los 250ºC y a partir de esta temperatura la magnitud de la tensión es independiente de la
temperatura hasta los 500ºC. Esta dependencia anómala puede ser correlacionada con uno de los aspectos
típicos del envejecimiento por deformación estático reportado en los ensayos de tensión.
Con relación a la respuesta cíclica, a 20ºC se observa que la tensión permanece constante durante un corto
número de ciclos e ingresa en una etapa de ablandamiento que finaliza en un estado de saturación que se
prolonga hasta rotura de la muestra. A 250ºC el comportamiento en fatiga es muy similar al descripto para
20ºC pero con una menor magnitud de la tensión. Sin embargo, al aumentar la temperatura del ensayo a
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