Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería (Aug 2010)
ESTUDIO DEL DESGASTE EROSIVO POR CAVITACIÓN DE UN ACERO AUSTENÍTICO DE ALTO NITRÓGENO APOYADO EN EL USO DE LA DIFRACCIÓN DE ELECTRONES RETROPROYECTADOS-EBSD ASSESSMENT OF CAVITATION-EROSION WEAR OF A HIGH NITROGEN AUSTENITIC STAINLESS STEEL FROM ELECTRON BACKSCATTERING DIFFRACTION-EBSD
Abstract
Muestras de acero inoxidable con estructura austenítica y contenido aproximado de nitrógeno de 0,9% en peso en solución sólida fueron sometidas a ensayos de cavitación vibratoria en agua destilada, con el fin de estudiar la evolución del desgaste erosivo por cavitación (EC) a escala del tamaño de grano (mesoescala). Las muestras fueron obtenidas por medio de nitruración gaseosa a alta temperatura (HTGN) del acero inoxidable dúplex UNS S31803, las cuales fueron caracterizadas por difracción de electrones retroproyectados (EBSD), a fin de obtener información de la orientación cristalina de los granos en la superficie a ser cavitada. La técnica de microscopía electrónica de barrido (SEM), fue usada para acompañar el proceso de desgaste para diferentes tiempos de ensayo. Como resultados de los ensayos de cavitación se determinó la pérdida de masa y se hizo un estudio secuencial de la apariencia superficial de las muestras para determinar los mecanismos de desgaste operantes en cada etapa. Los resultados fueron analizados a la luz de la caracterización cristalográfica previa. Para propósitos de comparación, fue usado el acero austenítico convencional UNS S30403. A partir de los resultados se observó que tanto la nucleación del daño como su evolución se dan de forma heterogénea a escala del tamaño de grano, resultado atribuido a la anisotropía en la deformación plástica. El carácter heterogéneo del daño por cavitación fue atribuido principalmente a las características de los límites de grano y a la microtextura dentro de los granos.Stainless steel samples with 100% austenitic microstructure and alloyed with 0.9 wt-% of nitrogen in solid solution were tested under vibratory cavitation experiments in distilled water to study the cavitation-erosion wear (EC) at grain size level (mesoscale). Fully austenitic samples were obtained by high temperature gas nitriding (HTGN) a commercially available dúplex stainless steel, UNS S31803. The samples were characterized by electron backscattering diffraction, EBSD to obtain the crystalline orientation of individual grains. In addition, mass loss measurements were obtained and surface damage evolution was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) at different times of the test. These results were analyzed as a function of the prior crystallographic characterization. For comparison, a conventional austenitic stainless steel, UNS S30403, was also investigated. It was observed that both the nucleation and the growth of damage are heterogeneous at the grain-size scale due to mesoscale plasticity anisotropy, induced during the CE tests. The heterogeneous character of the cavitation damage is related to both the grain boundary character and the microtexture inside the grains.
