Influence of heat treatment and KIc/HRc ratio on the dynamic wear properties of coated high speed steel

Influencia del tratamiento térmico y de la relación KIc/HRc en las propiedades dinámicas de desgaste del acero rápido recubierto

El objetivo de este trabajo era determinar el impacto de diversos tratamientos térmicos sobre la relación K_Ic/HRc y, posteriormente, sobre las propiedades de desgaste del acero rápido recubierto bajo carga dinámica de impacto. Los resultados mostraron que la dureza y la mejora de la tenacidad a la fractura tienen una influencia significativa en las propiedades de adherencia y desgaste por impacto del acero rápido recubierto.

INTRODUCCIÓN

La cantidad y la calidad de los productos dependen de muchos factores, como la forma de la herramienta, las propiedades del material, las herramientas y los materiales de trabajo, las condiciones de funcionamiento y, en particular, el desgaste de la herramienta [1, 2]. Durante el proceso de fabricación del producto, la herramienta está expuesta a elevadas cargas dinámicas, al movimiento de deslizamiento contra el material de trabajo y a altas temperaturas de contacto [3], lo que provoca una elevada fricción y desgaste de la herramienta [4]. La industria manufacturera utiliza cada vez más aceros P/M que tienen una mayor tenacidad pero una menor resistencia a la abrasión. El problema de una menor resistencia a la abrasión suele resolverse mediante el uso de técnicas de modificación de la superficie y, hasta cierto punto, también con la aplicación de recubrimientos duros. La aplicación de recubrimientos duros puede resolver en cierta medida la resistencia a la abrasión, pero como los recubrimientos duros suelen ser muy finos (unas pocas micras) y quebradizos, el sustrato tiene que soportar la mayor parte de la carga de contacto y soportar el recubrimiento duro.

Esto puede conseguirse utilizando diferentes procesos y parámetros de tratamiento térmico, que influyen en la microestructura de un acero para herramientas y, por tanto, en sus propiedades mecánicas y tribológicas [5]. En particular, el tratamiento térmico al vacío, el tratamiento criogénico profundo y la nitruración por plasma pulsado han demostrado tener un gran efecto en el rendimiento de los aceros rápidos [6-10]. Si el sustrato no es lo suficientemente duro para soportar la carga, se producirá una deformación elástica y plástica en el sustrato bajo el contacto, lo que conducirá al fallo del revestimiento. Por lo tanto, cuanto más duro sea el sustrato, mayor será la carga que pueda aplicarse al contacto sin temor a que el revestimiento falle debido a la fractura [11]. Sin embargo, la tenacidad a la fractura y la resistencia a la iniciación y propagación de grietas del sustrato son tanto o más importantes que la dureza y la resistencia al desgaste [12-13]. Por lo tanto, la combinación de esas propiedades es esencial para poder tener una buena capacidad de carga y resistencia al desgaste del sustrato.