Análisis estadístico de la distribución de inclusiones no metálicas en un acero microaleado

Carlos Oswaldo Serrano Aguiar, Marcelo Esteban Calispa Aguilar, Christian Giovanni Flores Arévalo, Edwin Rodolfo Pozo Safla

Resumen


Los elementos de máquina, tal como las barras utilizadas en las direcciones de los vehículos, suelen sufrir serias deformaciones, uno de los motivos es el grado de suciedad del material utilizado en la fabricación de estos componentes. El objetivo de este trabajo de investigación es no solo determinar la severidad de las inclusiones dentro del material, sino también analizar la distribución de dichas inclusiones en diferentes regiones de un eje de 20 mm de diámetro, delimitando el análisis en tres regiones marcadas como Región 1, 2 y 3, que va desde el núcleo del eje hasta la superficie del mismo. La hipótesis inicial considera un mayor número de inclusiones en la parte central del eje, esto porque los lingotes (materia prima para laminación y obtención de las barras) tienen una velocidad de enfriamiento menor en el núcleo que en la superficie, dando lugar a la precipitación de impurezas a lugares de mayor vibración atómica. La preparación de la muestra se realizó de acuerdo a la Norma ASTM E3 y la cuantificación de las inclusiones se realizó de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM E45. El software utilizado para contabilizar partículas y para medición de las mismas fue IMAGEJ. El resultado fue la observación de óxidos globulares en el Laboratorio de Materiales de la ESPOCH, mediante el análisis de las fotomicrografías y técnicas estadísticas se ha determinado que efectivamente existe un aumento de más del 190% de impurezas en la parte central del eje, esto comparado con el número de óxidos globulares contabilizados en la superficie del eje.


Palabras clave


Inclusiones no metálicas; acero microaleado; distribución de inclusiones; análisis estadístico.

Texto completo:

PDF HTML XML

Referencias


I. Dugic, R. Berndt, S. Josefsson, and M. Hedström, “Non-metallic Inclusion and Their Effect on Fatigue Strength for Case-Hardened Carbon Steel in Gears,” in TMS 2018 147th Annual Meeting {&} Exhibition Supplemental Proceedings, 2018, pp. 123–133.

H. Thoors, H. Chandrasekaran, and P. Ölund, “Study of some active wear mechanisms in a titanium-based cermet when machining steels,” Wear, vol. 162–164, pp. 1–11, 1993, doi: https://doi.org/10.1016/0043-1648(93)90478-5.

Y. Gao, X. Li, Q. Yang, and M. Yao, “Influence of surface integrity on fatigue strength of 40CrNi2Si2MoVA steel,” Mater. Lett., vol. 61, no. 2, pp. 466–469, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.04.089.

H. Itoga, K. Tokaji, M. Nakajima, and H.-N. Ko, “Effect of surface roughness on step-wise S–N characteristics in high strength steel,” Int. J. Fatigue, vol. 25, no. 5, pp. 379–385, 2003, doi: https://doi.org/10.1016/S0142-1123(02)00166-4.

H. K. Akyildiz and H. Livatyali, “Effects of machining parameters on fatigue behavior of machined threaded test specimens,” Mater. Des., vol. 31, no. 2, pp. 1015–1022, 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.07.039.

Z. G. Yang et al., “On the critical inclusion size of high strength steels under ultra-high cycle fatigue,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 427, no. 1, pp. 167–174, 2006, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.04.068.

[7] Z. G. Yang et al., “The effect of inclusions on the fatigue behavior of fine-grained high strength 42CrMoVNb steel,” Int. J. Fatigue, vol. 26, no. 9, pp. 959–966, 2004, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2004.01.009.

P. Ahmadian and M. Taghizadeh, “The effect of non-metallic inclusion size and orientation on tensile properties of stainless steel (simulation and experiment),” Metall. Mater. Eng., vol. 26, no. 1, pp. 43–55, 2020.

C. Shi, X. Chen, Y. Luo, and H. Guo, “Theory Analysis of Steel Cleanliness Control During Electroslag Remelting,” in Materials Processing Fundamentals, L. Zhang, A. Allanore, C. Wang, J. A. Yurko, and J. Crapps, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2016, pp. 31–38. doi: 10.1007/978-3-319-48197-5_3.

M. Jamil et al., “Internal Cracks and Non-Metallic Inclusions as Root Causes of Casting Failure in Sugar Mill Roller Shafts,” Materials (Basel)., vol. 12, no. 15, 2019, doi: 10.3390/ma12152474.

Y. Murakami and M. Endo, “Effects of defects, inclusions and inhomogeneities on fatigue strength,” Int. J. Fatigue, vol. 16, no. 3, pp. 163–182, 1994, doi: https://doi.org/10.1016/0142-1123(94)90001-9.

J. Nafar Dastgerdi, O. Jaberi, and H. Remes, “Influence of internal and surface defects on the fatigue performance of additively manufactured stainless steel 316L,” Int. J. Fatigue, vol. 163, p. 107025, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2022.107025.

B.-W. Xu, S. Ye, M. Li, H.-P. Zhao, and X.-Q. Feng, “Deep learning method for predicting the strengths of microcracked brittle materials,” Eng. Fract. Mech., vol. 271, p. 108600, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2022.108600.

R. F. Allen, “Standard test methods for determining the inclusion content of steel (E45),” Annu. B. ASTM Stand. Met. Testing; Elev. Low Temp. Tests; Metallogr., 1999.

Pozo-Safla, E. R., Aquino-Arroba, S. M., & Ordoñez-Viñan, M. A. (2021). Análisis estadístico para validar la simulación por elemento finito en el diseño a deformación de una viga en voladizo. Polo del Conocimiento, 6(6), 586-611.




DOI: https://doi.org/10.23857/pc.v7i7.4352

Enlaces de Referencia

  • Por el momento, no existen enlaces de referencia
';

Bookmark and Share




Polo del Conocimiento              

Revista Científico-Académica Multidisciplinaria

ISSN: 2550-682X

Casa Editora del Polo                                                 

Manta - Ecuador       

Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa,  Manta - Manabí - Ecuador.

Código Postal: 130801

Teléfonos: 056051775/0991871420

Email: polodelconocimientorevista@gmail.com / director@polodelconocimiento.com

URL: https://www.polodelconocimiento.com/