Evaluación de la influencia de recubrimientos por procesos de deposición física en fase vapor (PVD) sobre la resistencia a la fatiga del acero AISI 4340

Abstract

En el siguiente trabajo, de tipo experimental, se evaluó la influencia de los recubrimientos de TiN y ZrN sobre la resistencia a la fatiga de un acero AISI 4340. Los recubrimientos se depositaron al acero mediante el proceso de deposición física en fase vapor (proceso PVD) denominado “Magnetrón Sputtering”. Para determinar la resistencia a la fatiga de este material se utilizó una máquina de flexión rotativa a una frecuencia de 50z. Las superficies de fractura de las muestras ensayadas fueron evaluadas mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). El estudio determinó que la vida de fatiga del material recubierto con TiN se incrementó en un 277,54% a esfuerzos de 688 MPa, cuando se compara con el material sin recubrir. Mientras que, la vida de fatiga del acero AISI 4340 recubierto con ZrN aumentó en un 1189,11% a esfuerzos de 688 MPa. El límite de fatiga del material con depósito de TiN aumentó en un 9.76 %; y el material recubierto con ZrN experimentó un aumento de 6,33 % al compararlo con el material sin recubrimiento. Desde el punto de vista microscópico realizado en el estudio se determinó que, los recubrimientos presentaron una buena adherencia y no se desprendieron en los ensayos de tracción y de fatiga realizados al material. También se observó que las grietas de fatiga del material recubierto se originan en los recubrimientos y se propagan desde éstos hacia la intercara sustrato-recubrimiento. Se concluye que el incremento de las propiedades de fatiga del material se deben a la alta resistencia mecánica del acero, la buena adherencia y a la alta resistencia de los depósitos.