Comportamiento tribológico de un acero inoxidable austenítico ferrítico para aplicaciones en bioingeniería

Abstract

El presente trabajo expone la evaluación del comportamiento ante la fricción y el desgaste del acero inoxidable dúplex en condiciones de deslizamiento y frotamiento. Los ensayos fueron desarrollados en tribómetros tipo bola sobre plano y bola sobre anillo. Como material de las probetas se empleó el acero inoxidable súper dúplex SAF 2507 sin tratamiento térmico y como material de contraparte se usó el acero AISI 52100. Los ensayos se realizaron en condiciones de ambiente (aire) y de lubricación seca (sin lubricante). Los parámetros y niveles fueron seleccionados, a fin de estudiar sus efectos en el coeficiente de fricción y coeficiente desgaste en consideración de aplicaciones de médicas de implantes, placas de fijación y prótesis. Se empleó un diseño experimental de acuerdo a la metodología de Taguchi. El comportamiento demostrado de los aceros Súper Dúplex ante el desgaste y la fricción unidireccional, bajos las condiciones evaluadas en esta investigación, indica que el acero súper dúplex es un sustituto apropiado del acero austenítico para aplicaciones ortopédicas y osteosíntesis, donde se requiere durabilidad de los componentes en contacto. Se destaca las siguientes resultados: en la condición de deslizamiento, se obtuvo un coeficiente de fricción promedio en el intervalo de 0,213 a 0,891 y los valores del coeficiente de desgaste se reportan en el rango desde 0,19588 x 10-12 m2/N hasta 0,72381 x 10-12 m2/N, para las condiciones evaluadas. El mecanismo de desgaste identificado para el SAF 2507 es de adhesión y delaminación de alta velocidad. Para la condición en frotamiento, los valores del coeficiente de desgaste se reportan en el intervalo desde 0,76 x 10-9 m2/N hasta 1,96 x 10-9 m2/N. Se analizó la morfología de la huella por microscopia óptica y electrónica de barrido, identificándose que los ensayos se realizaron bajo las condiciones de un régimen mixto de frotamiento. Se halló que los desechos de desgaste se generan por mecanismos de adhesión, deformación cíclica simple y deformación cíclica repetida.