Estudio tribológico de aceros austeníticos tipo Hadfield: influencia del manganeso en su respuesta frente al desgaste

Abstract

ResumenEn este estudio se analiza la respuesta frente al desgaste de aceros austeníticos tipo Hadfield, en función del contenido de manganeso, partiendo de aceros con proporciones dentro del intervalo del 4 al 6 % de manganeso. El aná-lisis tribológico se ha realizado mediante ensayos pin on disk, según norma ASTM G99-05, y los resultados obtenidos se han relacionado con la dureza y con la microestructura de cada muestra determinándose que, para este tipo de aceros, la resistencia al desgaste no sólo depende de la dureza del material sino que se ve muy influida por el tipo y distribución de precipitados existentes. Palabras claveAceros Hadfield; Manganeso; Desgaste; Pin-on-disk. Tribological study of Hadfield austenitic steels: influence of manganese on its wear response AbstractThis study analyzes the wear behavior of austenitic Hadfield steels with different manganese contents (4 to 6% of manganese). The tribological analysis has been carried out by pin on disk tests according to ASTM G99-05 standard. The results have been related to the hardness and to the microstructure of every sample. The wear resistance of these steels depends on the hardness of the material and is very influenced by the type and distribution of the precipitates. KeywordsHadfield steel; Manganese; Wear; Pin-on-disk. INTRODUCCIÓNLos aceros austeníticos al manganeso se emplean cuando se requieren tanto buenas características de tenacidad como una buena respuesta frente al desgaste. El alto contenido de manganeso de estas aleaciones consigue estabilizar la austenita aunque el contenido en carbono sea alto. Además, la adición de otros elementos aleantes, como molibdeno y silicio, facilita el tratamiento térmico de estos aceros y la posibilidad de endurecerlos mediante la formación de carburos precipitados en la matriz austenítica. Otra posibilidad, para aumentar la dureza de los aceros austeníticos al manganeso, es el trabajo en frío: la austenita tiende a transformase en martensita, en la superficie, a causa de la fricción.El primer acero austenítico al manganeso contenía en torno a 1,2 % de carbono y 12 % de manganeso y fue inventado por Sir Robert Hadfield, en 1882, por lo que se denominó acero Hadfield. Este acero combina características de alta tenacidad y ductilidad, a la vez que capacidad de endurecimiento por trabajo en frío y resistencia al desgaste. En la actualidad, todavía, se emplea ampliamente el acero Hadfield, con algunas modificaciones en su composición que implican, fundamentalmente, modificaciones en el contenido en carbono y manganeso, así como el empleo de diferentes proporciones de elementos aleantes, como cromo, vanadio, níquel, molibdeno, etc.En combinación con el carbono, el manganeso puede formar distintos carburos: Mn 7 C 3 , Mn 5 C 2 , Mn 23 C 6 y Mn 15 C 5 ; sin embargo, generalmente, para los contenidos habituales de manganeso los únicos carburos que aparecen son (Fe,Mn) 3 C y, principalmente, Mn 3 C.Las propiedades mecánicas de los aceros austeníticos se ven modificadas, tanto por el contenido en manganeso como ...

Optical and tribo-mechanical characterization in metal-ceramic multilayers coatings

“…Another factor, the COF of uncoated substrate influences the composition in the microstructure of material in the steel. This due to the presence of austenite grains, with uniform carbide precipitation in the microstructure formed by the perlite phase and a ferrite phase and Eutectoid composition, [36][37][38]. The reason for the friction behavior using counterpart WN-100 Cr 6 is attributed to a combination of factors, such as the initial contact area, the chemical reactivity of the contact surface, and the formation of debris, [39].…”

Microstructural Analysis and Tribology Behavior of a Medium-Mn Steel with Mo

“…Ten castings with different carbon, manganese, chromium, molybdenum, and copper contents were designed. Their chemical composition was based on prior knowledge of the alloy elements of austenitic manganese steels, and on the results achieved in previous castings [20][21][22][23].…”

Efecto del V y el Si Sobre la Microestructura de Depósitos Realizados con Electrodos Tubulares Revestidos de Alto Contenido de Mn (Hadfield)

“…De esta forma no se limita la capacidad de endurecimiento de esta fase y se mantiene la efectividad de estos recubrimientos superficiales. A pesar de que desde este punto de vista un depósito totalmente austenítico es conveniente, esta fase con altos contenidos de Mn en los aceros Hadfield es muy susceptible al fenómeno de fragilidad intergranular, siendo la causa principal de las fallas en servicio e incluso en el propio proceso de relleno superficial [2]. En este sentido, la presencia de determinadas cantidades de Si puede facilitar la presencia de ferrita interdendrítica, evitando el agrietamiento y como resultado mayor adherencia y tenacidad de la capa de relleno [2].…”

“…Esta aleación en su variante inicial tenía una composición de 1.2% de C y 12% de Mn [1,2], pero en la actualidad existen diversas composiciones de aleaciones fundidas del tipo Hadfield que emplean otras proporciones de C y Mn, e incluso se le han incorporado nuevos elementos de aleación tales como Si, Cr, Ni, Mo, etc. Estas adiciones buscan mejorar las propiedades de las aleaciones, como se reporta en la norma ASTM-A128 [3].…”

“…En estas aleaciones, el Mn actúa como estabilizador de la fase austenítica, retrasando su transformación isotérmica para un contenido de C de hasta 1.2%. Para contenidos superiores de C, es posible la precipitación de carburos (Fe,Mn) 3 C en los límites de grano, que pueden originar una disminución en la tenacidad, lo cual es perjudicial en piezas de dimensiones considerables que estén sujetas a impactos severos [2,4]. El endurecimiento de estos aceros en servicio es atribuido a una serie de teorías, siendo algunas diferentes en cuanto a los fenómenos que explican.…”