Estudio del comportamiento a la fatiga de un acero estructural de tipo SAE 4340 templado y revenido, recubierto por una película de CrN obtenida por un proceso de deposición física en fase vapor asistido por plasma

Abstract

En el presente trabajo se evaluó el comportamiento a fatiga al aire de un acero AISI 4340 templado y revenido, recubierto por una película de CrN obtenida por un proceso de deposición física en fase vapor asistido por plasma (PAPVD). Los ensayos de fatiga se llevaron a cabo en condiciones de flexión rotativa, empleando muestras del substrato recubierto. Para lograr este propósito, se mecanizaron 15 probetas según la norma E-606. El límite de fatiga fue evaluado en el intervalo de esfuerzos alternantes máximos de 520-580 MPa. Se determinó a partir de la relación entre el máximo esfuerzo alternante y el número de ciclos a falla propuesta por Stromeyer, que la presencia del recubrimiento da lugar a un aumento del 2% en el límite de fatiga en comparación con el material sin recubrir. Se evaluó el efecto de la aplicación de cargas cíclicas al material, en las propiedades mecánicas estáticas del mismo, empleándose muestras sometidas a 5 x 106 ciclos, determinándose un aumento aparente del 13% en el esfuerzo de fluencia y una disminución aparente del 31% con respecto al promedio del esfuerzo real a carga máxima, del conjunto substrato-recubrimiento. Adicionalmente, se llevó a cabo un análisis a algunas muestras selectas, mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (MEB). Del análisis fractográfico se mostraron las diferentes zonas características de la superficie de fractura, indicándose los orígenes de grieta, se observó la interface substrato-recubrimiento, el comportamiento del recubrimiento y la propiedad de adherencia del mismo. El estudio ha podido corroborar que las grietas de fatiga se forman en la superficie libre del recubrimiento y posteriormente se transfieren al substrato.