Evaluación del comportamiento a la fatiga en aleaciones Fe-20Mn-3Al-0.9C mediante nanoindetación dinámica

Fatigue behavior evaluation in Fe-20Mn-3Al-0.9C alloys by dynamic nanoindetation

Se analizó la respuesta a fatiga aplicando cargas cíclicas sobre granos individuales utilizando nanoindetación monotónica y cíclica para analizar el efecto sobre el control de carga o desplazamiento en una aleación austenítica Fe-20Mn-3Al-09C. La respuesta del material a los ciclos considerando el control de carga y el control de desplazamiento a propiedades como dureza, módulo de elasticidad y rigidez de contacto, se estudió mediante el análisis de las curvas carga-descarga (P-h). El análisis del ablandamiento del material mostró que estas propiedades disminuyen con el aumento de los ciclos debido a la activación de los mecanismos de deformación. Los valores de Módulo de elasticidad y dureza para cargas monótonas en control de carga presentaron valores próximos a los reportados en la literatura. Por otro lado, en control de desplazamiento, los valores fueron menores. En el modo de control de carga y desplazamiento, los dos primeros ciclos no presentaron superposición entre la descarga y la carga entre ciclos, debido a la gran deformación plástica irreversible y a la baja recuperación elástica después de la descarga. En los ciclos siguientes, predominaron los solapamientos entre las curvas de histéresis, debido a la activación de los mecanismos de deformación.

1. INTRODUCCIÓN​

Los  aceros  austeníticos  pueden  presentar  una  amplia  variedad  de  mecanismos  de  deformación,  por  lo  cual  ofrecen  extraordinarias  propiedades  mecánicas.  Sin  em-bargo,  estas  propiedades  dependen  de  la  microestructura.  Los  aceros  inoxidables  austeníticos  exhiben  un  comportamiento  de  fatiga  de  bajo  ciclo  que  es  en  parte  común con otras aleaciones con estructuras f.c.c., considerando la presencia del des-lizamiento de dislocación [1]. Por lo tanto, la dirección de las trazas de deslizamiento corresponde  a  la  orientación  de  los  planos  de  deslizamiento  activos  con  respecto  al eje de carga y en general, se pueden distinguir diferentes etapas de fatiga, y cada una de estas va acompañada de una subestructura de dislocación característica [2]. En la primera etapa, se observan distribuciones de planos, lo que lleva a que la loca-lización de la tensión puede resultar en la formación de bandas de deslizamiento de dislocación bien definidas. En etapas posteriores, el aumento de la densidad de dis-locaciones puede presentarse en granos orientados con deslizamiento múltiple, en la formación de arreglos subestructurales como canales y estructuras celulares.  Roa et al. [3] encontraron que la transformación martensítica ocurre en aceros austeníticos metaestables bajo carga cíclica en amplitudes de tensión/deformaciones signifi-cativamente  más  bajas  que  el  valor  límite  requerido  en  caso  de  carga  monotónica.