Effect of shot peening at different almen intensities on fatigue behavior of AISI 304

Efecto del shot peening a diferentes intensidades de almen en el comportamiento a fatiga del AISI 304

El acero inoxidable AISI 304 es un material muy utilizado en la industria de implantes extensivos. El fallo de este material, especialmente en aplicaciones de implantes óseos, se ve afectado por su carga de fatiga. El propósito del presente experimento es mejorar la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga y la dureza superficial en el AISI 304 mediante el uso de un tratamiento metálico de granallado con diferentes intensidades de Almen. En este experimento, las probetas de AISI 304 fueron sometidas a un tratamiento de shot peening y posteriormente a un fallo por fatiga superficial. Los resultados de este experimento muestran que el shot peening con una intensidad Almen de 0,005 consiguió un aumento del 192,3 % en la vida a fatiga en comparación con un material sin tratamiento, con una vida a fatiga de 127 700 ciclos (la constante de París C, n es 1x10^-11 y 3,5, respectivamente). La dureza superficial alcanzó HV 429,63.

INTRODUCCIÓN

El acero inoxidable 304 es uno de los metales más utilizados en aplicaciones de biomateriales debido a su buena resistencia a la corrosión y a sus propiedades mecánicas que lo hacen óptimo para su implantación en el cuerpo humano. El fallo de los materiales metálicos implantados puede producirse de varias formas, una de ellas es el fallo por fatiga. La fatiga ha sido ampliamente estudiada, y se han discutido métodos de análisis estadístico para describir la distribución de probabilidad de las tasas de crecimiento de grietas por fatiga [1]. Los parámetros de Smith, Watson y Topper (SWT) para la vida a fatiga se compararon con las fórmulas de Goodman, Geber y Solonberg para el acero fundido G20Mn5QT. Los resultados mostraron que las fórmulas de Goodman, Geber y Solonberg eran más apropiadas para determinar el rango de límites de fatiga [2]. Se investigó la influencia del envejecimiento T6 y artificial sobre la fatiga en la aleación A356 sometiendo a rotación a 350 rpm una rueda de motocicleta producida por fundición centrífuga [3].

Se ha analizado el crecimiento de grietas por fatiga en el acero Armox 500T utilizando una carga uniaxial [4]. Se ha estudiado la iniciación de grietas por fatiga, la localización y el mecanismo de fractura como resultado de cargas de alta frecuencia en fundición nodular [5].

En general, los procesos mecánicos que se han utilizado ampliamente son el shot peening y el trabajo con rodillos para generar tensiones residuales de compresión. El shot peening produce una deformación plástica local por la presión de pequeñas bolas, mientras que el trabajo con rodillos produce una deformación plástica local por la presión de un rodillo estrecho. El shot peening es un tratamiento superficial en frío con tensión de compresión inducida por el bombardeo de una capa superficial metálica con partículas esféricas duras en condiciones controladas. Se utiliza ampliamente para mejorar la resistencia a la fatiga de componentes industriales. Se han estudiado los efectos de un tratamiento superficial de shot peening en metales soldados [6-10].