Estudio de los mecanismos de desgaste por deslizamiento no-lubricado de aceros austeníticos alto-manganeso de plasticidad inducida por maclaje (TWIP) microaleados con Nb, Ti, V, Mo y Ti/B

Abstract

High-Mn austenitic twinning induced plasticity (TWIP) steels are part of the advanced high-strength steels (AHSS). Nowadays, these steels are very attractive materials by their excellent mechanical properties of ductility and strength compared to conventional steels. In this research work, the main aim is to study the influence of the addition of different microalloying elements such as Ti, V, Nb, Mo and Ti/B on the wear behavior of TWIP steels, as well as the wear mechanism present during this process. For this purpose, drysliding wear tests by the "Pin-on-Ring" technique at different levels of load and sliding rates were carry out. In addition, a depth study of the worn surface, wear debris, friction coefficient and temperature measured near the contact surface was carry out in order to clarify the nature of the wear mechanisms, and the relationship between wear parameters. The results were evaluated by different metallographic, structural and mechanical techniques, such as optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), Xray diffraction (XRD), electron backscattering diffraction (EBSD) and Vickers microhardness. In general, wear resistance of the studied TWIP steels increases as the sliding speed increases (0219 – 0868 m/s) due to the formation of a protective film (oxides of different stoichiometries), which acted as a lubricant against wear, protecting the surface from direct metal-metal contact, minimizing the lost weight and improving the wear resistance of TWIP steels, where the main wear mechanism is oxidative.

Los aceros austeníticos TWIP (Twinning Induced Plasticity) hacen parte de los Aceros Avanzados de Alta Resistencia (AHSS, por sus siglas en inglés), los cuales han probado ser materiales que alcanzan propiedades mecánicas de resistencia y ductilidad superiores a los aceros convencionales. En este trabajo se determinó la influencia de la adición de diferentes elementos microaleantes (Ti, V, Nb, Mo y Ti/B) sobre la resistencia al desgaste por deslizamiento no-lubricado de aceros TWIP, así como también los mecanismos de desgaste presentes durante este proceso. Para esto se realizaron ensayos de desgaste por deslizamiento no-lubricado mediante la técnica ―probeta sobre anillo rotatorio a diferentes niveles de carga y velocidades de deslizamiento. Además, se planteó determinar la naturaleza de los mecanismos de desgaste por deslizamiento no-lubricado presentes mediante el estudio a profundidad de la superficie desgastada, fragmentos de desgaste, coeficiente de fricción y temperatura medida cerca de la superficie de los aceros TWIP bajo estudio, así como su interrelación. Este estudio contempló diferentes técnicas de caracterización metalográfica, estructural y mecánica, entre la cuales se encuentran microscopia óptica (LOM), microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos-X (XRD), difracción de electrones retrodispersión (EBSD) y microdureza Vickers, entre las más importantes. En general, los resultados indican que la mejora en la resistencia al desgaste para todos los aceros TWIP bajo estudio, se presentó al aumentar la velocidad de deslizamiento (0.219 – 0.868 m/s), debido a la formación de una película protectora (óxidos de diferentes estequiometrías) contra el desgaste, que actuó como un lubricante, protegiendo la superficie del contacto directo metal-metal, reduciendo la pérdida en peso y mejorando la resistencia al desgaste, donde el principal mecanismo actuante fue por desgaste oxidativo.