Effect of cooling rate during solidification on the hard phases of M23C6-type of cast CoCrMo alloy

Efecto de la velocidad de enfriamiento durante la solidificación en las fases duras del tipo M23C6 de la aleación CoCrMo de fundición

Se investigó la morfología microestructural de la aleación CoCrMo mediante el control de la velocidad de enfriamiento durante la solidificación. Las muestras se obtuvieron utilizando un horno de inducción para una velocidad de enfriamiento lenta y un horno de arco eléctrico para una velocidad de enfriamiento rápida. Se realizaron caracterizaciones microestructurales con técnicas metalográficas. Se encontró que la diferencia entre la temperatura de formación de fases secundarias duras de carburos tipo M₂₃C₆ determinan la reducción del tamaño del carburo al aumentar la velocidad de enfriamiento.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de CoCrMo se utilizan ampliamente en aplicaciones médicas como materiales para implantes, por ejemplo, prótesis de cadera y rodilla. Los implantes fundidos de aleación CoCrMo tienen una larga historia de uso con éxito desde que se desarrolló la aleación Vitallium a principios del siglo pasado debido a su resistencia al desgaste, fuerza, resistencia al impacto y baja fricción en el cuerpo humano [1].

Se han realizado muchos esfuerzos para mejorar las propiedades mecánicas y tribológicas de las aleaciones fundidas de CoCrMo. Hay aleaciones de CoCrMo disponibles en varias condiciones diferentes definidas principalmente por su composición inicial (por ejemplo, bajo o alto contenido de carbono) [2], las condiciones de fabricación (por ejemplo, fundición o forja) [3], los tratamientos térmicos posteriores (tratamiento térmico de solución, prensado isostático en caliente o sinterización) [4,5] y las superficies de ingeniería por deposición física de vapor y deposición química de vapor [6]. Henriques et al. [7] realizaron estudios sobre las propiedades mecánicas de los compactos de aleación CoCrMo producidos por prensado en caliente de polvos en una matriz de grafito a diferentes temperaturas. Sin embargo, existen pocos estudios que evalúen el efecto de la velocidad de enfriamiento durante la solidificación sobre la microestructura. Zhuang et al. [8] han estudiado las estructuras de grano dendríticas y equiaxiales y la mejora de la propiedad mecánica de fatiga mediante la velocidad de enfriamiento. Los estudios realizados por Ramírez et al. [9] han mostrado el efecto de diferentes contenidos de carbono y velocidad de enfriamiento en la microestructura de la fase secundaria. Lia et al. [10] examinaron las propiedades microestructurales y mecánicas de las fases duras de tipo M₂₃ C₆ en aleaciones de CoCrMo tanto en condiciones de colada como de forja. Encontraron que el origen de la mezcla de fases duras nanoestructuradas estaba relacionado con el enfriamiento lento durante la colada.