Análisis de la resistencia en fatiga ultrasónica de acero aeronáutico maraging 300

Abstract

Ultrasonic fatigue tests were carried out on the maraging 300 aeronautical steel, which belongs to the aged martensitic steels, in order to determine the fatigue resistance under high frequency load (20 KHz). This material used in the aeronautical industry; among other industries, plays an important role in the applications of high strength materials. Despite its industrial importance, few investigations have been developed in relation to the resistance to ultrasonic fatigue of high strength steels, such as: micro-alloys, maraging steels, etc. A main aspect for carrying out ultrasonic fatigue tests on this material is the determination of test sample dimensions, in order to adapt to the resonance condition. This aspect was solved by modal numerical simulation: test specimens are machined with a slender neck in the center of the specimen: hourglass profile. Thus, under the condition of resonance, a stationary elastic wave is generated along the sample which induces high tension in the neck section and high displacements at the ends. The results obtained consist of the fatigue life with different tension levels: high, medium and low with respect to the Von Misses tension values in the neck section. The initiation and propagation of cracks were analyzed using scanning electron microscopy and optical microscopy, in order to obtain conclusions regarding the fatigue resistance of these maraging 300 aeronautical steel test pieces, under tests of ultrasonic fatigue.

Ensayos de fatiga ultrasónica se llevaron a cabo en el acero aeronáutico maraging 300, que pertenece a los aceros martensíticos envejecidos, con el fin de determinar la resistencia a la fatiga bajo carga a alta frecuencia (20 KHz). Este material utilizado en la industria aeronáutica; entre otras industrias, juega un papel importante en las aplicaciones de materiales de alta resistencia. No obstante, su importancia industrial, pocas investigaciones se han desarrollado en relación con la resistencia a la fatiga ultrasónica de aceros de alta resistencia, tales como: micro aleados, aceros maraging, etc. Un aspecto principal para llevar a cabo ensayos de fatiga ultrasónicas en este material es la determinación de las dimensiones de la muestra de prueba, con el fin de adaptarse a la condición de resonancia. Este aspecto fue resuelto por simulación numérica modal: los especímenes de prueba son probetas maquinadas con un cuello esbelto en el centro de la probeta: perfil de reloj de arena. De esta manera, bajo la condición de resonancia, una onda elástica estacionaria se genera a lo largo de la muestra que induce alta tensión en la sección de cuello y altos desplazamientos en los extremos. Los resultados que se obtuvieron consisten en la vida de fatiga con diferentes niveles de tensión: alta, media y baja respecto de los valores de tensión de Von Mises en la sección de cuello. Se analizaron la iniciación y propagación de grietas mediante microscopia electrónica de barrido y microscopia óptica, con el objeto de obtener las conclusiones en relación con la resistencia a la fatiga de estas probetas de acero aeronáutico maraging 300, bajo pruebas de fatiga ultrasónica.