Estudio de la resistencia al desgaste de aceros austeníticos alto-manganeso de plasticidad inducida por maclaje (TWIP) microaleado con Mo y Ti/B

Abstract

High-Mn austenitic twinning induced plasticity (TWIP) steels are part of the second-generation advanced high-strength steels (AHSS). Currently, these steels are between more attractive materials due to their excellent mechanical properties of the strength and ductility. Nevertheless, there are a few studies about of the tribology behavior of the high-Mn.austenitic steels. The main aim of this research work is to study the effect of the microalloying elements such as Mo and Ti/B on the wear behavior of TWIP steels. For this purpose, interrupted dry-sliding wear test by the “pin-on-ring” method were carried out for 2500, 5000 and 7500 m under different sliding rates (0.219, 0.868 m/s) and applied loads (52.6 and 103.5 N). On the other hand, metallographic and structural analysis of the worn surfaces and debris were carried out by means of optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and, X-ray diffraction (XRD) in order to clarify the nature of the wear mechanisms. The addition of microalloying elements Ti/B and Mo to TWIP steel generated a grain refinement, as well as slight improvement in strength (hardness) of the steels in the initial condition (as-solution heat treated). Likewise, the tribology testing results show that the high sliding rates significantly improve the wear behavior, i.e., the wear rate and the coefficient of friction decrease; whereas at low sliding rates the opposite occurs.

Los aceros alto-Mn austeníticos de plasticidad inducida por maclaje (TWIP, por sus siglas en inglés) son parte de los aceros avanzados de ultra-alta resistencia (AHSS, por sus siglas en ingles) de segunda generación. Actualmente se catalogan entre los materiales más atractivos debido a sus excelentes propiedades mecánicas de resistencia y ductilidad. Sin embargo, existen pocos estudios sobre el comportamiento tribológico de estos aceros de nueva generación. El objetivo fundamental del presente trabajo de investigación fue determinar el efecto de los elementos microaleantes Mo y Ti/B sobre la resistencia al degaste de aceros TWIP. Para lo cual se llevaron a cabo ensayos interrumpidos de desgaste por deslizamiento no-lubricado por la técnica de contacto sobre anillo rotatorio (pin-on-ring), con velocidades de deslizamiento de 0.219, 0.868 m/s y cargas aplicadas de 52.6, 103.5 N a distancias de deslizamiento de 2500, 5000, 7500 m. Por otro lado, se llevó acabo análisis metalográfico y de fases presentes de las superficies desgastadas y los fragmentos de desgaste (debris) mediante microscopia óptica (MO), microscopia electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos-X (DRX), con la finalidad de determinar la naturaleza de los mecanismos de desgaste presentes. La adición de los elementos microaleantes Ti/B y Mo generan un refinamiento de grano, así como una ligera mejoría en la resistencia (dureza) de los aceros en condición de partida (solubliazdo). Asimismo, los resultados de las pruebas tribológicas indican que a altas velocidades de deslizamiento mejoran notoriamente el comportamiento al desgaste, es decir, disminuye la tasa de desgaste y el coeficiente de fricción; mientras que, a bajas velocidades de deslizamiento, se presenta lo contrario.