Efecto del tratamiento superficial por medio de LSP en el comportamiento mecánico de una superaleación inconel 718

Abstract

It is well know that surface finish has a strong influence on components working under fatigue-loading conditions. Advanced mechanical surface enhancement techniques such as shot peening (SP) and more recently Laser Shock Peening (LSP) have been successfully used to improve fatigue life of metallic components. These techniques induce deep compressive residual stresses into the surface layers of components to counter potentially damage generated under service loading. In this work, the effect of LSP on microestructural and mechanical properties of aged IN718 specimens was investigated. For this, IN718 samples were solubilized at 1050 ºC/1 h followed by water quenching and then the samples were thermally aged at 750 ºC for different holding times. The characterization was made through the techniques of XRD, SEM/EDS, Vickers microhardness and tensile tests. A detailed analysis of the LSP effect by incremental hole drilling, SEM/EDS, Vickers microhardness, fatigue crack growth and fracture toughness is also evaluated and discussed. It was found that for short aging times specimens showed an improvement in the mechanical properties due to the intense precipitation of the ' and '' strengthening phases; whereas for longer time of exposure a transformation phase occur leading to degradation in properties. It has been also observed that for short aging time conditions the LSP process decreases the fatigue crack growth and increases the fracture toughness compared to unpeened specimens. On the other hand, it was found that the LSP showed no overall improvement on the fatigue behavior and fracture toughness in specimens exposed to long aging times.

Es bien sabido que el acabado superficial tiene una gran influencia en los componentes mecánicos que operan bajo cargas cíclicas. Se han empleado exitosamente técnicas avanzadas para la mejora de superficies como el shot peening (SP) y más recientemente el Laser Shock Peening (LSP) para mejorar la vida a la fatiga de componentes metálicos. Estas técnicas inducen esfuerzos residuales de compresión en las capas superficiales de los componentes para contrarrestar el daño potencial generado durante el servicio. En el presente trabajo se investigó el efecto del LSP en la microestructura y propiedades mecánicas de una aleación IN718 tratada térmicamente. Para lo anterior, se llevó a cabo un tratamiento térmico en muestras de IN718 mediante un solubilizado a 1050 ºC por una hora seguido de un temple en agua a temperatura ambiente, posteriormente las muestras fueron envejecidas a una temperatura de 750 ºC por diferentes tiempos de permanencia. La caracterización se realizó por medio de técnicas de difracción de rayos-X, MEB/EDS, microdureza Vickers y ensayos de tensión. También se evaluó el efecto del LSP mediante la medición de esfuerzos residuales de compresión por la técnica de hole drilling, MEB/EDS, microdureza Vickers, ensayos de crecimiento de grieta por fatiga y tenacidad a la fractura. Se encontró que para los tiempos de envejecido cortos los especímenes mostraron una mejora en las propiedades mecánicas debido a la precipitación de las fases ' y ''; mientras que para los tiempos de envejecido más prolongados se presentó una transformación de fase que dio lugar a una degradación de las propiedades mecánicas. También se observó que el LSP disminuye la tasa de crecimiento de grieta por fatiga e incrementa la tenacidad a la fractura en especímenes envejecidos por tiempos cortos, en comparación con los que no fueron tratados mediante LSP.