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Acero

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EFECTO DEL ESPESOR DE RECUBRIMIENTOS AUTOCATALTICOS DE Ni-P SOBRE LA VIDA A LA FATIGA AL AIRE DE UN ACERO AISI 1045

EFECTO DEL ESPESOR DE RECUBRIMIENTOS AUTOCATALTICOS DE Ni-P SOBRE LA VIDA A LA FATIGA AL AIRE DE UN ACERO AISI 1045

Jonathan Antonio Berros1*, Mariana H. Staia2 y Eli Sal Puchi21 Escuela de Ingeniera Mecnica, Universidad de El Salvador

2 Escuela de Ingeniera Metalrgica y Ciencias de los Materiales, Universidad Central de Venezuela

* [email protected]

RESUMEN

Se ha realizado una investigacin con la finalidad de determinar la influencia del espesor de un recubrimiento autocataltico de Ni-P sobre la vida a la fatiga de un acero AISI 1045 en condicin de recocido. Los recubrimientos de Ni-P obtenidos en esta investigacin tienen 7, 17 y 37 m de espesor con post-tratamiento trmico a 200 C durante 60 min. Los recubrimientos fueron obtenidos a partir de una solucin a base de hipofosfito de sodio a un pH igual a 8 y temperatura de 70 C. Se determin por medio de la tcnica de Espectroscopa por Dispersin de Energa, la composicin qumica a travs del espesor de los recubrimientos; as, en los recubrimientos de Ni-P de 17 y 37 m de espesor el contenido de P aumenta a medida que incrementa el espesor de cada depsito en los intervalos de ~8 a 9 y 8 a 12 % en peso de P, respectivamente. Asimismo, en el recubrimiento de Ni-P de 7 m de espesor el contenido de P incrementa en el intervalo de ~11 a 12 % en peso de P, el cual fue obtenido a partir de la misma solucin utilizada para la obtencin del recubrimiento de 17 m de espesor. Se determin que los recubrimientos tienen un valor promedio de microdureza de 653 KHN50. Se encontr que el esfuerzo de fluencia y resistencia a la traccin disminuyen levemente; contrario a esto, la reduccin en rea disminuyen significativamente a medida que aumenta el espesor de los recubrimientos. Adems, se encontr que el depsito de 7 (m de espesor no produce modificacin significativa en la vida a la fatiga al ser comparado con los resultados obtenidos del substrato. Adems, al aumentar el espesor de los recubrimientos se produce disminucin en la vida a la fatiga a medida que incrementa el espesor. Se concluye que el depsito de 7 m de espesor no presentan cambios significativos en la vida a la fatiga en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsito, debido a que ste tiene ms de 10 % en peso de P con lo cual se desarrollan esfuerzos residuales de compresin y, principalmente, el substrato se fortalece levemente como resultado del efecto positivo producido por el hecho de que los concentradores de esfuerzos como son inclusiones de MnS queden situadas en la subsuperficie, en contraste con el efecto perjudicial de los esfuerzos residuales de traccin desarrollados en el substrato. Tambin, se concluy que la disminucin en la vida a la fatiga para las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 17 m de espesor en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsito, es debido a que ste tiene menos de 10 % de peso de P con lo cual posiblemente se desarrollan esfuerzos residuales de traccin en el depsito. Asimismo, la considerable disminucin en la vida a la fatiga para el substrato recubierto con un depsito de Ni-P de 37 m de espesor en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsito, es debido a que en la regin de aproximadamente 0 - 10 m de espesor, tiene menos de 10 % en peso de P con lo cual posiblemente se desarrollen esfuerzos residuales de traccin.

Palabras clave: Recubrimiento autocataltico de Ni-P; Vida a la fatiga; Acero de medio carbono.

INTRODUCCIN

Cuando un elemento de mquina sujeto a solicitaciones alternantes falla a una carga mucho menor que la necesaria para producir fractura durante una sla aplicacin de la misma, se dice que la falla ha ocurrido por fatiga. Tambin, es caracterstico que dichos elementos fallen sin dar un indicio previo. Adems, se reconoce en la actualidad que no menos del 90 % de los elementos de mquina fallan por fatiga.

Es bien conocido que en los elementos de mquina que han fallado por fatiga, sta por lo general se origina en la superficie libre de dichos elementos, de forma tal que el estado de la superficie tiene un efecto considerable en la resistencia a la fatiga. Esto se debe a que los esfuerzos son, normalmente, mucho mayores en la superficie, en particular cuando se encuentran concentradores de esfuerzos; por otra parte la superficie puede ser de por s menos resistente que el ncleo del material y puede, adems, encontrarse debilitada por un ataque producido por corrosin. Por lo tanto, es posible lograr una modificacin considerable en la resistencia a la fatiga de los materiales empleados en ingeniera con la aplicacin de tratamientos superficiales.

Existen fundamentalmente tres factores por los cuales, en general, los tratamientos superficiales influyen sobre la resistencia a la fatiga: en primer lugar por afectar la resistencia a la fatiga intrnseca del material prximo a la superficie (por ejemplo: endurecimiento por deformacin o por un recubrimiento de la superficie); en segundo lugar por introducir o eliminar estados de esfuerzos residuales en las capas superficiales y en tercer lugar por introducir o eliminar irregularidades en la superficie, ya que ellas actan como concentradores de esfuerzos.

Muchos tratamientos superficiales han sido desarrollados con la finalidad de incrementar, entre otras propiedades, la resistencia a la fatiga de los materiales, pero no en todos se han obtenido resultados beneficiosos y en uno de estos casos se evidencia que los estudios realizados no han sido reportados completamente, con lo cual se podra decir que la informacin recabada, para ciertos estudios, se contrasta. Dicho tratamiento superficial es el recubrimiento de Ni-P obtenido mediante la tcnica de reduccin qumica (recubrimiento sin electrlisis y autocataltico).

ANTECEDENTES

Borisov y Vishenkov [1958] reportaron que cuando los aceros son recubrimientos con un depsito autocataltico de Ni-P obtenido a partir de una solucin cida y con post-tratamiento trmico (PTT) a 400 C durante 60 min, se produce una disminucin en la resistencia a la fatiga de 20 a 48 %, la cual se atribuye a la aparicin de precipitados de Ni3P. Adems, investigaron el efecto de la deposicin en una solucin bsica con el mismo PTT, reportando que la resistencia a la fatiga disminuye de 5 a 17 %; estos resultados fueron comparados con los obtenidos de las probetas no recubiertas. Por otro lado, reportaron una disminucin en la resistencia a la fatiga en un acero al manganeso (St 52) cuando este ha sido recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 30 m de espesor con PTT a 400 C durante 60 min. Concluyendo que los esfuerzos residuales generados en el recubrimiento cambian de una condicin de compresin a otra de traccin. Tambin, reportaron que un incremento en el espesor del recubrimiento autocataltico de Ni-P obtenido a partir de una solucin bsica, con PTT a 400 C durante 60 min, produce una marcada disminucin en la resistencia a la fatiga del acero; as para 10, 20 y 40 m de espesor la resistencia a la fatiga se reduce en 5, 10 a 12 y 16,5 %, respectivamente.

Safranek [1959] report que cuando los aceros con resistencia a la traccin superior a 1400 MPa son recubiertos con capas autocatalticas de Ni-P en soluciones a partir de hipofosfito, no pierden su resistencia a la fatiga. Contrario a esto, Sphn [1963] report que la disminucin de la resistencia a la fatiga en substratos de acero recubiertos con depsitos de Ni-P, es proporcional al incremento de la resistencia a la fatiga del substrato, la cual se relaciona con la resistencia a la traccin. Posteriormente, Sphn [1964] report una disminucin en la resistencia a la fatiga en probetas recubiertas con depsitos autocatalticos de Ni-P de 8,5 0,5 % en peso de P.

Narcus [1967] report una disminucin en la resistencia a la fatiga en un acero al manganeso (St 52) cuando ha sido recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 12 m de espesor, atribuyendo este resultado a una consecuencia de un bajo contenido de P en el depsito.

Parker y Shah [1971] reportaron que cuando los recubrimientos autocatalticos de Ni-P tienen menos del 10 % en peso de P se desarrollan esfuerzos internos de traccin y cuando stos tienen ms de 10 % en peso de P los esfuerzos internos son de compresin. Estos esfuerzos residuales fueron determinados mediante la tcnica de la chapa flexionada.

Brozeit et al. [1971] reportaron una disminucin en la resistencia a la fatiga cuando se realiza un PTT a 400 C durante 1 h y una mayor disminucin en la resistencia a la fatiga cuando el PTT tiene una duracin de 12 h. Asimismo, Izumi et al. [1975] report un incremento tanto en la resistencia a la fatiga como en el lmite de fatiga para un acero AISI 1055 recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 30 m de espesor y 12 % en peso de P sin PTT. Tambin, Izumi et al. [1975] reportaron un incremento del 20% en la resistencia a la fatiga para aceros de media resistencia (440 - 750 MPa) recubiertos con una capa autocataltica de Ni-P con espesores entre 6 y 50 m, y una ligera disminucin en la resistencia a la fatiga, con respecto al substrato, despus de un PTT a 400 C durante 60 min. Contrario a esto, Turns y Browning [1975] reportaron que los aceros de baja resistencia (< 440 MPa) recubiertos con depsitos autocatalticos de Ni-P con espesores de 6 a 50 (m sin PTT, sufren una disminucin en la resistencia a la fatiga de 10 a 15 % y cuando se efecta un PTT entre 110 y 500 C se produce una mayor disminucin en la resistencia a la fatiga de 20 a 25 %. Para aceros de media resistencia (440 - 750 MPa) recubiertos con depsitos del mismo tipo y sin PTT se produce un incremento en la resistencia a la fatiga de 20 % y cuando se efecta un PTT a 400 C se produce una leve disminucin en la resistencia a la fatiga.

Parker [1981] report que cuando los recubrimientos autocatalticos de Ni-P son tratados trmicamente entre 200 y 375 C, el recubrimiento comienza a cristalizar y a perder sus caractersticas de amorfo; as este cambio causa un rpido incremento de la dureza y resistencia al desgaste del recubrimiento, con lo cual se produce una disminucin de la resistencia a la corrosin y en la ductilidad. Tambin, Wu et al. [1995] reportaron que el recubrimiento autocataltico de Ni-P de 10 % en peso de P es amorfo an despus de un post-tratamiento trmico a 200 C durante 90 min.

Duncan [1981] report un valor mximo de microdureza de aproximadamente 1040 VHN100 en la superficie de un depsito autocataltico de Ni-P de 11 % en peso de P, de 75 m de espesor y con post-tratamientos trmicos en el intervalo de temperatura comprendido entre 385 - 400 C; a la vez, report que el tiempo ptimo de duracin del post-tratamiento trmico es de 60 min. Adems, utiliz un substrato de acero de alto carbono y para la obtencin de dicho recubrimiento utiliz una solucin comercial a una temperatura de 88 1 C y a un pH de 4,8 0,1.

Keyse y Hammond [1987] reportaron que cuando los recubrimientos autocatalticos de Ni-P tienen bajo contenido de P (de 1 a 3 %) son cristalinos y los de alto P (de 8 a 14 %) son amorfos; reportando adems que estos ltimos son los de mayor inters comercial.

Wu et al. [1995] reportaron una disminucin en el lmite de fatiga en un acero 30CrMo templado y revenido, cuando ste ha sido granallado y recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 10 % en peso de P y con PTT a 200 C durante 90 min; Asimismo, reportaron una mayor disminucin cuando se realiza la deposicin del mismo tipo de recubrimiento e idntico PTT sin granallado previo. El lmite de fatiga fue determinado utilizando el mtodo de la escalera y se consider para ello como vida infinita 1x106 ciclos. El valor de dureza determinado en la superficie de los depsitos fue de (700 VHN100. Los lmites de fatiga encontrados fueron 800, 700 y 540 MPa para las condiciones de substrato, substrato granallado + depsito de Ni-P con PTT y substrato + depsito con PTT, respectivamente. Adicionalmente, realizaron un ensayo esttico de flexin en donde se utiliz una carga mxima correspondiente al lmite de fatiga obtenido del conjunto substrato + recubrimiento, reportando mediante microscopa ptica que no existi ninguna evidencia de agrietamiento del recubrimiento; tambin, realizaron un ensayo de fatiga a una carga cclica inferior en 15 % al correspondiente del lmite de fatiga de dicho conjunto substrato + Ni-P, el cual fue conducido hasta 1x106 ciclos. Posteriormente, la probeta fue ensayada en traccin y subsecuentemente, mediante la tcnica de Microscopa Electrnica de Barrido (MEB) se observ evidencias tpicas de fatiga en los bordes del recubrimiento, por lo cual consideraron que el recubrimiento de Ni-P tiene un lmite de fatiga menor que el obtenido para el substrato. Se concluy que el incremento en el lmite de fatiga para el substrato granallado + depsito de Ni-P con PTT, obedece a dos factores: el primero est vinculado con un cambio en los esfuerzos residuales en el depsito; y el segundo factor se debe a la presencia de esfuerzos compresivos residuales en el substrato o de otra forma que el granallado fortalece la superficie del substrato, con lo cual se limita la propagacin de la grieta de fatiga.

Puchi et al. [1996] reportaron un incremento en la resistencia a la fatiga en un acero AISI 1010 en condicin de recocido, cuando ste ha sido recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 21 (m de espesor, 10 % en peso de P y con PTT; un incremento en la resistencia a la fatiga en un acero AISI 1045 recocido, cuando ste ha sido recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 10 % en peso de P, de 20 (m de espesor sin y con PTT. El PTT a los aceros AISI 1010 y 1045 fueron a 400 C durante 40 y a 200 C durante 240 min, respectivamente. Los ensayos de fatiga fueron realizados en una mquina de flexin rotativa a 100 Hz (6000 rpm). Las curvas de resistencia a la fatiga, fueron obtenidas por regresin lineal a partir de cuatro niveles de amplitud de esfuerzos con sus correspondientes promedios de ciclos a la fractura, los cuales fueron obtenidos de 5 y 4 probetas para las condiciones de substrato y substrato + Ni-P, respectivamente. Posteriormente, se determin el promedio de los interceptos de las ecuaciones, y las pendientes de dichas curvas fueron recalculadas. Se report que el esfuerzo de fluencia y resistencia a la traccin del substrato + Ni-P sin y con PTT no sufren modificacin alguna con respecto a los resultados obtenidos del substrato. Se concluy que los incrementos en resistencia a la fatiga para los conjuntos substrato + Ni-P son posiblemente por el hecho de que el recubrimiento tiene ms de 10 % en peso de P, con lo cual se pudiesen desarrollar esfuerzos residuales de compresin en el recubrimiento.

Zhang et al. [1996] reportaron una disminucin en el lmite de fatiga en un acero 30CrMo granallado y recubierto con un depsito autocataltico de Ni-P de 9,5 % en peso de P, de 43 (m de espesor, con tres condiciones de PTT; igualmente, una mayor disminucin cuando no se realiz el granallado previo a la deposicin del recubrimiento. Los tres PTT realizados fueron a 200 , 400 y 600 C durante 60, 60 y 180 min, respectivamente. Este recubrimiento fue obtenido en una solucin cida a un pH de 4,7 y a una temperatura de 86 C. Adems, reportaron que aun despus del PTT a 200 C durante 90 min, el recubrimiento continu siendo amorfo. Por otro lado, despus del PTT a 400 C precipitan cristales muy dispersos de Ni3P de aproximadamente 30 nm de dimetro en una matriz rica en nquel. Por ltimo, despus del PTT a 600 C las partculas de Ni3P coalescen hasta formar una estructura con lmites de granos bien definidos. Se concluy que para los especmenes recubiertos con un depsito de Ni-P con PTT a 200 C, el lmite de fatiga disminuye como consecuencia de la baja resistencia a la fatiga del recubrimiento, ya que la grieta de fatiga inicia en la superficie libre del recubrimiento; igualmente, para la condicin de los especmenes granallados + recubrimiento autocataltico de Ni-P con PTT a 200 C, la grieta de fatiga inicia en la intercara del depsito-substrato como consecuencia del incremento de los esfuerzos residuales compresivos en el depsito. Tambin, el PTT a 400 C produce una mayor fragilidad del recubrimiento como consecuencia del efecto causado por los precipitados de Ni3P. Adems, las caractersticas de la superficie de fractura son similares a las descritas para las probetas con PTT a 200 C. Adems, el PTT a 600 C produce un relajamiento de los esfuerzos residuales en el substrato con lo cual desaparece el efecto producido por el granallado.

TCNICA DE DEPSICION AUTOCATALTICA DE Ni-P

Wurtz [1844] descubri que el nquel puede ser depositado a partir de soluciones de sales mediante una reduccin qumica con hipofosfito. Subsecuentemente, Brenner y Ridell [1946] formularon la primera solucin, la cual consiste principalmente de iones de metal, agentes reductores, agentes acomplejantes y estabilizantes. Posteriormente, Lukes [1964] propuso un mecanismo de reduccin empleando la deshidrogenacin autocataltica del hipofosfito para producir la transferencia de un hidruro a la superficie cataltica, esto es:

.(1)

Luego el hidrgeno (H-) reacciona con los iones metlicos (Ni++ o especies hidratadas NiOH+):

.(2)

La reaccin total puede ser interpretada como:

.(3)

Tambin, una reaccin secundaria toma lugar, la cual produce una disminucin de la eficiencia del agente reductor (hipofosfito), as:

.(4)

De acuerdo a la Ec. (3) dos moles de hipofosfito deben producir 1 tomo/gramo de Ni, pero en la prctica debido a la Ec. (4) slo se deposita 0,7 tomo/gramo de Ni. Adems, para la obtencin de un depsito de Ni-P de cierto espesor y de composicin qumica deseada, se tiene que determinar previamente la influencia de la temperatura y la composicin de la solucin, respectivamente.

Por ltimo, el presente trabajo ha sido conducido con la finalidad de estudiar el efecto del espesor del recubrimiento autocataltico de Ni-P bajo dos condiciones de post-tratamiento trmico a 200 C durante 60 min, sobre la resistencia a la fatiga de un acero AISI 1045 en estado de recocido.

TCNICAS EXPERIMENTALES

Se maquinaron especmenes correspondientes a cuatro condiciones de material de substrato sin y con recubrimientos de espesor A, B y C. Cada una de ellas est constituida por tres probetas para ensayos de traccin, entre vete y veinticinco probetas para ensayos de fatiga y especmenes planos tipo disco (12.7 mm de dimetro y 10 mm de altura) para determinar la microdureza, espesor y composicin qumica de los depsitos de Ni-P. La composicin qumica del acero AISI 1045 utilizado como substrato, fue determinada mediante la tcnica de Espectroscopia de Emisin por Plasma, la cual se presenta en la Tabla 1. Las dimensiones de la probeta de metal base son: dimetro de la seccin calibrada 6.35 mm, longitud de la seccin calibrada 12.7 mm, radio de acuerdo entre la seccin calibrada y los hombros de la probeta 25.4 mm, dimetro de los hombros de la probeta 12.7 mm y longitud total de la probeta 120 mm Dieter [1986].

Tabla 1 Composicin qumica del acero AISI 1045 utilizado en esta investigacin

ElementoCMnSiSFe

% en peso0.430.520.110.011Balance

La seccin de ensayo de los especmenes fue lijada en forma diagonal, Forrest [1962], con papeles lijas de SiC malla 100-1200. El recocido de los especmenes fue realizado a una temperatura de 820 C durante 20 min en una atmsfera de Ar. El acabado superficial de los especmenes previo al proceso de deposicin del recubrimiento autocataltico de Ni-P y de los especmenes sin recubrimiento, fue de pulido tipo espejo (Ra < 0.2), lo cual fue cuantificado mediante un microscopio de interferometa ptica marca ZYGO.

Previo a la deposicin del recubrimiento, los hombros de las probetas de traccin fueron enmascarados con tefln y, luego, la seccin a recubrir fue desengrasada y activada, Riedel [1991], de acuerdo a las etapas siguientes: desengrasadas con jabn liquido, enjuagadas con agua destilada, un segundo desengrasado con acetona en ultrasonido durante 10 min, secadas con aire caliente, colgadas en la tapa de la cmara de deposicin con alambre de acero inoxidable, desengrasado final con soda custica al 10% a una temperatura de 60 C durante 10 min, enjuagadas con agua destilada, sumergidas en cido clorhdrico (HCl) al 20% durante 1 min con el fin de activar la superficie a recubrir, enjuagadas con agua destilada y sumergidas en la solucin de deposicin sin dejar que las mismas se sequen. La composicin de dicha solucin de deposicin utilizada para la obtencin del recubrimiento fue en g/l: cloruro de nquel 21, hipofosfito de sodio 24, cloruro de amonio 30 y citrato de sodio 45, Keyse and Hammond [1987]. Los recubrimientos fueron obtenidos a un pH igual a 8, temperatura de 70 C, relacin volumen de la solucin sobre rea de deposicin aproximadamente igual a 60 ml/cm2, agitacin mediante una bomba y tiempo de deposicin de 90, 180 y 360 min para obtener tres (3) espesores diferentes. Se mantuvo constante tanto el pH como el volumen de la solucin, mediante la adicin de KOH diluido al 10 % en volumen. Los especmenes recubiertos fueron PTT a 200 C durante 60 min (PTT-1) para aliviar el hidrgeno atrapado durante el proceso de deposicin del recubrimiento.

El espesor de los recubrimientos (E) fue determinado mediante la tcnica de la calota esfrica (Calotest, CSEM). Se utiliz dos especmenes tipo disco por cada condicin del material recubierto y en cada uno de ellos se realizaron dos crteres en los cuales se efectuaron cuatro mediciones mediante un analizador de Imgenes marca LECO modelo 500 y una lupa estereoscpica marca Nikon modelo SMZ-U.

En un microdurmetro marca SHIMADZU 341-64278 el cual tiene incorporado un micro-indentador Knoop y utilizando una carga aplicada de 50 g durante 10 s, se determin la microdureza superficial de los recubrimientos. Mediante un Microscopio Electrnico de Barrido (MEB) marca HITACHI modelo S-2400 (20 kV) el cual tiene incorporado un Espectrmetro de Dispersin de Energa (EDS) marca EDAX, se determin la composicin qumica de los depsitos autocatalticos de Ni-P, mediante anlisis puntuales.

Los ensayos de traccin fueron realizados en una mquina INSTRON modelo 8502 la cual mediante un programa de computadora para ensayos mecnicos, controla los ensayos de traccin. Estos ensayos fueron realizados a una velocidad de desplazamiento de la mordaza mvil (actuador) de 10 mm/min y los datos fueron registrados a una sensibilidad de 10 pts/s. Estos datos corresponden al alargamiento de la probeta sin correccin (Li) y la carga aplicada (Fi) para producir dicho alargamiento. Los datos obtenidos de cada ensayo de traccin fueron corregidos con la finalidad de eliminar el efecto de deformacin elstica de los componentes de la mquina involucrados en el sistema de carga. La ecuacin utilizada para realizar dicha correccin, es dada como:

(5)

donde: Kexp es la rigidez experimental y Kpro es la rigidez de la probeta. Dichas rigideces se expresan como: Kexp = Fi /Li y Kpro = Ao(E/Lo; donde Ao es el rea inicial de la seccin de ensayo de la probeta, E es el mdulo de elasticidad y Lo es la longitud inicial de la seccin de ensayo de la probeta. Para efectos de clculos de rigidez de la probeta se consider que el substrato y conjunto depsito-substrato presentan aproximadamente el mismo mdulo de elasticidad (207 GPa); dado que el recubrimiento de Ni-P de aproximadamente 10.5 % en peso de P sin post-tratamiento trmico tiene un mdulo de elasticidad igual a 200 Gpa, Riedel [1991], y los aceros tienen un mdulo de elasticidad de 207 GPa.

Los ensayos de fatiga al aire y bajo ambiente corrosivo fueron realizados en una mquina de fatiga flexin rotativa fabricada por la empresa Fatigue dynamics Inc., modelo RBF-200. El montaje de las probetas fue llevado a cabo de la forma siguiente: los extremos de la probeta fueron sujetados mediante mordazas a un eje cnico y al eje del motor. El primero est conectado a una barra rectangular graduada en funcin del momento flector (M), el cual es producido por la pesa que produce la carga aplicada con lo cual se produce en la superficie de la probeta correspondiente a la regin de menor dimetro (do) un nivel de esfuerzo cclico (S), dado por la siguiente ecuacin:

(6)

donde: S es dada en MPa, do en mm y M en Nmm. Todos los ensayos de fatiga fueron realizados a una frecuencia de 50 Hz (3000 rpm).

Por medio de la tcnica de Microscopa Electrnica de Barrido se realiz un estudio del inicio de la superficie de fractura de varios especmenes que fallaron por fatiga al valor ms cercano al promedio de vida a la fatiga, ensayados al nivel de esfuerzo menor y mayor para cada condicin del material recubierto. El estudio fractogrfico fue realizado en una equipo marca HITACHI, modelo S-2400 (20 kV). Tambin, se estudi la seccin normal a la superficie de la superficie de fractura o en el eje longitudinal de la probeta de fatiga adyacente a la zona de inicio de la falla por fatiga

RESULTADOS Y DISCUSIN

Caracterizacin de los recubrimientos

La rugosidad obtenida en los recubrimientos fue inferior a 0.20 m, el cual corresponde al valor exigido por la norma de la ASTM designacin 606, la cual especifica que las probetas para ensayos de fatiga deben tener una rugosidad menor que dicho valor de rugosidad. En la Tablas 2 se presentan los espesores de los recubrimientos, los cuales corresponden cada uno al promedio de diecisis mediciones y sus desviaciones estndar.Tabla 2. Espesores de los recubrimientos.Condiciones del material Tiempo de deposicin,

minE,

(mDE,

(mVelocidad de deposicin, m/h

Substrato + Ni-P de espesor A 90 70.064.7

Substrato + Ni-P de espesor B180170.065.7

Substrato + Ni-P de espesor C360370.36.1

En las Tablas 3 se presentan los resultados de microdureza Knoop, promedios y desviaciones estndar determinados en la superficie de los recubrimientos. Cabe destacar que para cada condicin de material se realizaron diez indentaciones, tal como lo recomiendan las normas de la ASTM designaciones B-578 y E-384.

Tabla 3. Valores de microdureza determinados en la superficie de los depsitos autocatalticos de Ni-P.

Identacin #7 m de espesor, KHN5017 m de espesor, KHN5037 m de espesor, KHN50

1581616682

2588616695

3598634695

4598634704

5598634704

6605653717

7616653717

8616653717

9627653726

10638682726

Prom607643708

DE 17 19 14

En la Tabla 4 se presenta la composicin qumica de los recubrimientos de Ni-P, determinada en la seccin trasversal de los mismos a partir de la intercara substrato-recubrimiento, mediante anlisis puntuales.

Distancia, m% en peso de Ni% en peso de P

Recubrimiento de 7 mm de espesor 288.611.4

587.812.2

Recubrimiento de 17 mm de espesor 491.6 8.4

991.6 8.4

1390.6 9.4

Recubrimiento de 37 mm de espesor 692.1 7.9

1289.410.6

1988.811.2

2587.812.2

3186.213.8

Determinacin de las propiedades estticas

En la Tabla 5 se presenta para cada condicin de material ensayado, los resultados promedios (Prom) y su desviaciones estndares (DE) correspondientes a tres (3) ensayos de traccin, para el esfuerzo de fluencia (y) a 0.002 de deformacin, resistencia a la traccin (Su), esfuerzo real a carga mxima (u) y deformacin real a carga mxima (u).

En la Tabla 6 se presentan los resultados expresados como variaciones relativas (VR) en porcentaje para las condiciones de substrato recubierto seguido de PTT-1. Estos resultados han sido obtenidos a partir de ecuaciones tpicas, por ejemplo:

(7)

en funcin de la fraccin de rea transversal del recubrimiento (FATR), tal como se expresa en la ecuacin siguiente:

.(8)

Tabla 5. Resultados de los ensayos de traccin realizados en un acero AISI 1045 con y sin depsitos de Ni-P

Condiciones de materialy, MPaSu, MPau, MPau

SubstratoProm3886237650.205

DE 1 9 170.008

Substrato + 7 m con PTT-1Prom3896217640.208

DE 13 1 80.009

Substrato + 17 m con PTT-1Prom4046127510.205

DE 20 8 10.006

Substrato + 37 m con PTT-1Prom3776157390.184

DE 17 5 40.005

Tabla 6. Variaciones relativas de las propiedades estticas correspondientes a la fraccin de rea transversal de los recubrimientos de Ni-P con PTT-1.

FATR, %VRy), %VR(Su), %VR(u), %VR((u), %

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.44 0.22-0.43-0.13 1.46

1.07 4.28-1.87-1.83 0.00

2.34-2.79-1.24-3.40-10.24

En las Figs. 1 - 4 se presentan los grficos correspondientes a las variaciones relativas del esfuerzo de fluencia, resistencia a la traccin, esfuerzo real a carga mxima y deformacin real a carga mxima vs fraccin de rea transversal del recubrimiento.

Por lo tanto, se obtuvo que la mayora de las variaciones relativas del esfuerzo de fluencia no superan el 5% (ver Fig. 1). Asimismo, se obtuvo que las variaciones relativas de resistencia a la traccin y de esfuerzo real a carga mxima disminuyen a medida que se incrementa el FATR, sin llegar a superar el 2 y 4%, respectivamente (ver Figs. 2 y 3). Tambin, la mayora de las variaciones relativas de deformacin real a carga mxima no superan el 3 %, con la nica excepcin de las probetas con FATR de Ni-P de 2.34 (37 m de espesor) con PTT-1 las cuales presentaron una variacin de 10.24% (ver Fig. 4). Adems, las variaciones relativas del esfuerzo de fluencia, resistencia a la traccin, esfuerzo real a carga mxima y deformacin real a carga mxima son muy leves.

Fig. 1. Variacin relativa del esfuerzo de fluencia vs fraccin de rea transversal del recubrimiento de Ni-P depositado en un acero AISI 1045.

Fig. 2. Variacin relativa de resistencia a la traccin vs fraccin de rea transversal del recubrimiento de Ni-P depositado en un acero AISI 1045.

Fig. 3. Variacin relativa del esfuerzo real a carga mxima vs fraccin de rea transversal del recubrimiento de Ni-P depositado en un acero AISI 1045.

Fig. 4. Variacin relativa de detonacin real a carga mxima vs fraccin de rea transversal del recubrimiento de Ni-P depositado en un acero AISI 1045.

Cabe destacar que dichas curvas de variaciones relativas de propiedades esttica vs fracciones de rea transversal del recubrimiento se cruzan, tal como se presenta en las Figs. 1 - 4. Finalmente, se puede decir que las variaciones relativas del esfuerzo de fluencia, resistencia a la traccin, esfuerzo real a carga mxima, deformacin real a carga mxima son impuestas por el espesor y las propiedades de los depsitos obtenidos en este trabajo. Tambin, la marcada disminucin en el esfuerzo real a carga mxima (ver Fig. 3 a medida que el espesor de los recubrimientos se incrementa indica claramente que el recubrimiento es frgil con respecto al substrato, tal como ha sido citado en la literatura, Wu et al. [1995] y Zhang et al. [1996].

Determinacin de la resistencia a la fatiga

Los ensayos de fatiga fueron realizados con la finalidad de determinar las ecuaciones de Basquin de cada condicin de material obtenido en este trabajo. Todas las condiciones de material fueron ensayadas a los niveles de esfuerzo (S) iguales a 274, 292, 310 y 328 MPa, las cuales corresponden a 44, 47, 50 y 53 % de Su o, de otra manera, 75, 80, 85 y 90 % de Sy del substrato, respectivamente. Los extremos de la probeta fueron sujetados mediante mordazas al eje del motor y a un eje cnico. Este ltimo eje est unido a una barra graduada en funcin del momento flector (M), el cual es producido por una carga aplicada; con lo cual se produce en cierta regin de la superficie de la probeta un nivel de esfuerzo (S), tal como se presenta en la siguiente ecuacin:

(9)

donde c es la distancia desde el eje neutro de carga hasta la superficie de la probeta (c = do/2), do es el dimetro inicial de la probeta e I es el momento polar de inercia. Para una barra de seccin circular, el momento polar de inercia se expresa como:

(10)

Sustituyendo en la Ec. (9) y despejando M, se obtiene:

(11)

donde S es dada en MPa (lbf/pulg2), do en mm (pulg) y M en MPa*mm3 (lbf*pulg). Por lo tanto, al sustituir en la Ec. (11) se obtiene el momento flector correspondiente el nivel de esfuerzo cclico de ensayo, en funcin del dimetro de la seccin de ensayo de la probeta.

Se ensayaron de cuatro (4) a seis (6) probetas para cada nivel de esfuerzo. Adems, todos los ensayos de fatiga fueron realizados a una frecuencia de 50 Hz (3000 rpm). Previo al ensayo de fatiga, las superficies de las probetas de metal base o substrato fueron preparadas como pulido tipo espejo, y la superficie de las probetas recubiertas con depsitos de Ni-P no fueron preparadas.

Una vez realizado los ensayos de fatiga hasta la fractura, se obtuvieron las ecuaciones de Basquin para cada condicin del material, las cuales son presentadas en la Tabla 7. Dichas ecuaciones fueron obtenidas aplicando el anlisis de regresin lineal recomendado por la norma ASTM designacin E 739, la cual toma en consideracin todo los datos de los ensayos de fatiga hasta la fractura para cada condicin de material.

Tabla 7. Ecuaciones de Basquin correspondientes a las condiciones de material.

Condicin de materialEcuacin de Basquin

Log (S) = SYMBOL 45 \f "Symbol"m SYMBOL 42 \f "Symbol" Log (Nf) + bSYMBOL 189 \f "Symbol"RSYMBOL 189 \f "Symbol"

Substrato (Subs)Log (S) = SYMBOL 45 \f "Symbol"0.068SYMBOL 42 \f "Symbol"Log (Nf) + 2.8500.97

Subs + Ni-P de 7 m con PTT-1Log (S) = SYMBOL 45 \f "Symbol"0.054SYMBOL 42 \f "Symbol"Log (Nf) + 2.7790.91

Subs + Ni-P de 17 m con PTT-1Log (S) = SYMBOL 45 \f "Symbol"0.065SYMBOL 42 \f "Symbol"Log (Nf) + 2.8190.95

Subs + Ni-P de 37 m con PTT-1Log (S) = SYMBOL 45 \f "Symbol"0.123SYMBOL 42 \f "Symbol"Log (Nf) + 3.0180.99

En las Figs. 5 - 8 se presentan en escala Log-Log, los puntos correspondientes a cada amplitud de esfuerzo vs ciclos a la fractura, las ecuaciones de Basquin para cada condicin de material, los puntos no incluidos en la regresin lineal y los puntos que han sido considerados como vida infinita (10000000 de ciclos) o puntos considerados que estn muy cercanos al lmite a la fatiga del material, tal como lo recomienda la norma ASTM E 468.

Fig. 5. Resistencia a la fatiga de un acero AISI 1045 en estado de recocido (substrato).

Fig. 6. Resistencia a la fatiga de un acero AISI 1045 con y sin depsito de Ni-P de 7 m de espesor con PTT-1.

Fig. 7. Resistencia a la fatiga de un acero AISI 1045 con y sin depsito de Ni-P de 17 m de espesor con PTT-1.

Fig. 8. Resistencia a la fatiga de un acero AISI 1045 con y sin depsito de Ni-P de 37 m de espesor con PTT-1.

De los ensayos de fatiga, se encontr que los depsitos de Ni-P de 7 (m de espesor con PTT-1 (ver Fig. 6) no producen cambios significativos en la resistencia a la fatiga y al aumentar el espesor (17 y 37 m) de dicho recubrimiento con el mismo PTT-1 se produce una disminucin en la resistencia a la fatiga, cuando estos resultados son comparados con los obtenidos de las probetas sin recubrimiento, tal como se presenta en las Figs. 7 y 8.

Despus de realizar cualquier anlisis estadstico, es de prctica habitual precisar la reproducibilidad de los resultados obtenidos. Dicha reproducibilidad de las ecuaciones de Basquin, se calcula mediante la Ec. (12), la cul est dada por la siguiente expresin:

(12)

En la Tabla 8 se presenta el nmero de niveles de solicitacin, la cantidad de probetas utilizadas para la obtencin de cada ecuacin de Basquin (resistencia a la fatiga) y la reproducibilidad de los ensayos (ecuacin de Basquin) para cada condicin de material. Asimismo, en la Tabla 9 se presenta la clasificacin de dichas ecuacin de Basquin en base al nmero de probetas utilizadas para la obtencin de cada ecuacin de Basquin y su reproducibilidad expresada en %.

Tabla 8. Reproducibilidad de los ensayos de fatiga.

Condicin del material # de niveles # de probetasReproducibilidad, %

Substrato (Subs)42080

Subs + Ni-P de 7 m con PTT-131681

Subs + Ni-P de 17 m con PTT-131377

Subs + Ni-P de 37 m con PTT-142080

Tabla 9. Clasificacin de las ecuaciones de resistencia a la fatiga, ASTM designacin E 739.

Ecuaciones o ensayos # de ProbetasReproducibilidad, %

Preliminar o exploratoria 6 - 1217 a 33

Investigacin y desarrollo 6 - 1233 a 50

Diseos permisibles12 - 2450 a 75

Confiables12 - 2475 a 88

Por lo tanto, se puede decir basndose en la Tabla 9, que las ecuaciones de Basquin obtenidas de estos ensayos, son confiables. Esto fundamentado en el hecho que se cumple tanto la cantidad mnima de probetas consideradas en la regresin lineal, como la reproducibilidad en % para cada ecuacin.

Anlisis fractogrfico

En las Figs. 9-11 se presentan las fotomicrografas de sitios de iniciacin de la grieta por fatiga para las condiciones de substrato + Ni-P de 7 m de espesor, substrato + Ni-P de 17 m de espesor y substrato + Ni-P de 37 m de espesor, respectivamente.

Fig. 9. Fotomicrografa del inicio de la grieta por fatiga para el substrato ms recubrimiento de 7 m de espesor.

Fig. 10. Fotomicrografa del inicio de la grieta por fatiga para el substrato ms recubrimiento de 17 m de espesor.

Fig. 11. Fotomicrografa del inicio de la grieta por fatiga para el substrato ms recubrimiento de 37 m de espesor.

En las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 7 m de espesor con PTT-1 la grieta por fatiga aparentemente se inicia en el substrato adyacente a la intercara depsito-substrato, tal como se presenta en la Fig. 9. En las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 17 m de espesor con PTT-1 la grieta por fatiga aparentemente se inicia en el depsito adyacente a la intercara depsito substrato, tal como se observa en las Fig. 10. En las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 37 m de espesor con PTT-1 se presume que la grieta por fatiga se inicia en el depsito, posiblemente en la regin de aproximadamente 0 - 10 m de espesor, tal como se observa en la Fig. 11. Adems, se observa en la Figs. 9 - 11 que la propagacin de las grietas por fatiga en los depsitos es tpica de materiales frgiles.

El comportamiento a la fatiga para materiales con recubrimientos, est determinado por tres factores: el primero concierne a los esfuerzos residuales de traccin o compresin desarrollados en el depsito y en el substrato, los cuales estn asociados a la composicin qumica del depsito y del substrato y al estado del substrato previo a la deposicin del recubrimiento (por ejemplo un granallado). El segundo factor se refiere a la resistencia a la fatiga del depsito con respecto al substrato; en tal sentido, en este anlisis de resultados se considera que los depsitos tienen aproximadamente las mismas propiedades que las del substrato. El tercer factor concierne a la presencia o ausencia de defectos en el recubrimiento o en el depsito adyacente a la intercara depsito-substrato. Por lo tanto, estos factores se pueden relacionar entre si para dar una idea del incremento o disminucin del nmero de ciclos necesarios para que la grieta por fatiga se nuclee y luego se propaga para el conjunto depsito-substrato con respecto al substrato sin depsito. Adems, debe tenerse en consideracin que para materiales sin depsitos la nucleacin de la grieta por fatiga puede consumir aproximadamente el 90 % de la vida a la fatiga.

Las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 7 m de espesor con PTT-1 no presentan cambios significativos en la resistencia a la fatiga en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsitos, tal como se presenta en la Fig. 6. Esto es debido a que el depsito tiene aproximadamente ms de 10 % en peso de P con lo cual posiblemente se desarrollan esfuerzos residuales de compresin y, principalmente, el substrato se fortalece levemente como resultado de dos efectos: el primero es un efecto positivo (incremento en la resistencia a la fatiga) el cual es producido por el hecho de que los concentradores de esfuerzos como las inclusiones de MnS y/o defectos de acabado superficial quedan situados en la subsuperficie y el segundo factor es negativo (disminucin en la resistencia a la fatiga) el cual es producido por la generacin de esfuerzos residuales de traccin en el substrato. Los esfuerzos de traccin en el substrato son producidos por los esfuerzos residuales de compresin desarrollados en el depsito, los cuales dependen del % en peso de P. As, cuando el depsito tiene aproximadamente 11 % en peso de P se desarrollarn bajos esfuerzos residuales de traccin en el substrato.

Las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 17 m de espesor con PTT-1 presentan una disminucin en la resistencia a la fatiga en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsitos, debido a que los esfuerzos de traccin en las primeras capas del depsito sobre el substrato son altos ya que tienen aproximadamente 8 % en peso de P. De esta manera, la iniciacin de la grieta por fatiga en el depsito (ver Fig. 10) se pudiese activar a un menor nmero de ciclos en comparacin con la del substrato, tal como se presenta en la Fig. 7, ya que durante el ensayo de fatiga flexin rotativa, el esfuerzo mximo aplicado al recubrimiento durante cada ciclo de carga es aumentado por la presencia de esfuerzos residuales de traccin desarrollados en el depsito; o en otra forma, el esfuerzo medio en el recubrimiento es aumentado a un valor igual al correspondiente esfuerzo residual de traccin desarrollado en el depsito. Contrario a lo anterior, el esfuerzo medio en el substrato adyacente a la intercara depsito-substrato es de compresin, el cual corresponde en magnitud al esfuerzo residual de traccin desarrollado en el depsito.

Las probetas recubiertas con depsitos de Ni-P de 37 m de espesor con PTT-1 presentan una considerable disminucin en la resistencia a la fatiga en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsitos, debido probablemente a que el depsito tiene una zona comprendida hasta aproximadamente 10 m de espesor con esfuerzos residuales de traccin producidos por la dependencia de dichos esfuerzos con la composicin qumica del depsito. Las capas del depsito desde aproximadamente 10 m de espesor hasta la superficie tiene ms de 10 % en peso de P con lo cual estar en compresin, produciendo un incremento en los esfuerzos de traccin en la primera regin del recubrimiento depositado sobre el substrato. Por lo tanto la iniciacin de la grieta por fatiga, en el depsito, (ver Fig. 11) pudiese ser activada a un nmero de ciclos mucho menor que el del substrato sin recubrimiento, tal como se presenta en la Fig. 8.

CONCLUSIONES

Las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 7 m de espesor con PTT-1 no presentan cambios significativos en la resistencia a la fatiga en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsito, debido a que ste tiene ms de 10 % en peso de P con lo cual posiblemente se desarrollan esfuerzos residuales de compresin y, principalmente, el substrato se fortalece levemente como resultado del efecto positivo producido por el hecho de que los concentradores de esfuerzos como son las inclusiones de MnS y/o defectos de acabado superficial queden situados en la subsuperficie, en contraposicin con el efecto perjudicial de los esfuerzos residuales de traccin desarrollados en el substrato.

La disminucin en la resistencia a la fatiga para las probetas recubiertas con un depsito de Ni-P de 17 m de espesor con PTT-1 en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsito, es debido a que ste tiene menos de 10 % de peso de P con lo cual posiblemente se desarrollan esfuerzos residuales de traccin en el depsito. As mismo, la considerable disminucin en la resistencia a la fatiga para el substrato recubierto con un depsito de Ni-P de 37 m de espesor con PTT-1 en comparacin con los resultados obtenidos de las probetas sin depsito, es debido a que en la regin de aproximadamente 0 - 10 m de espesor, tiene menos de 10 % en peso de P con lo cual posiblemente se desarrollen esfuerzos residuales de traccin.

Los resultados obtenidos para el substrato con depsitos de Ni-P de 7 y 17 m de espesor con PTT-1 ensayados a 44 % de Su, no se pueden comparar ya que posiblemente se est muy prximo al lmite a la fatiga de cada condicin de material, los cuales estn fuera del alcance de este trabajo. Sin embargo en una primera explicacin, se pudiesen atribuir dichos resultados a la dispersin del valor del lmite a la fatiga de cada condicin de material y/o a la presencia de inclusiones de MnS en el substrato.

Las propiedades estticas para el conjunto substrato-recubrimiento, dadas comnmente como son el esfuerzo de fluencia y la resistencia a la traccin no sufren modificaciones significativas con respecto a las obtenidas para el substrato sin recubrimiento.

La composicin de los recubrimientos de Ni-P obtenidos en este trabajo, no permanece constante a travs de cada espesor, ya que durante la deposicin de dicho recubrimiento la solucin se agota en Ni con el transcurrir del tiempo.

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Vida finita

Vida infinita

Substrato

Vida finita

Vida infinita

Substrato

Vida finita

Vida finita no incluida en la regresin lineal

Substrato

Substrato

Vida infinita

Vida finita

_1106648518.unknown

_1106692502.xlsGrfico4

2.51587384372.40823996532.515873844

2.51587384372.437750563

2.5158738437

2.5158738437

2.5158738437

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja1

10457 mm con PTT-17 mm con PTT-217 mm con PTT-117 mm con PTT-237 mm con PTT-137 mm con PTT-2

70,9003284.85064623522.515873843762,3003284.79448804672.515873843722,4003284.35024801832.515873843735,0003284.54406804442.515873843713,3003284.1238516412.515873843711,0003284.04139268522.51587384379,3003283.96848294862.5158738437

78,2003284.89320675312.515873843774,7003284.87332060182.515873843726,1003284.41664050732.515873843745,0003284.65321251382.515873843714,9003284.17318626842.515873843711,6003284.06445798922.51587384379,9003283.99563519462.5158738437

87,4003284.94151143262.5158738437101,6003285.00689370792.515873843727,7003284.44247976912.515873843747,6003284.67760695272.515873843719,8003284.29666519032.515873843711,6003284.06445798922.515873843710,5003284.02118929912.5158738437

115,4003285.06220580882.5158738437104,3003285.01828430842.515873843728,8003284.45939248782.515873843756,4003284.7512791042.515873843727,0003284.43136376422.515873843712,2003284.08635983072.515873843711,2003284.04921802272.5158738437

116,1003285.06483221972.5158738437125,1003285.09725730972.515873843741,1003284.61384182192.515873843784,7003104.92788341032.491361693834,6003284.53907609882.515873843713,3003284.1238516412.515873843711,4003284.05690485132.5158738437

200,2003105.30146407312.4913616938193,6003285.2869053532.515873843750,0003104.69897000432.491361693889,8003104.95327633672.491361693824,0003104.38021124172.491361693817,7003104.24797326642.491361693814,6003104.16435285582.4913616938

204,4003105.31048089152.4913616938120,1003105.07954300742.491361693865,0003104.81291335662.491361693892,1003104.96425963022.491361693838,0003104.57978359662.491361693818,3003104.26245108972.491361693816,1003104.2068258762.4913616938

206,2003105.31428866092.4913616938158,1003105.19893186992.491361693879,5003104.90036712872.4913616938140,6003105.14798532072.491361693839,7003104.59879050682.491361693818,7003104.27184160652.491361693816,3003104.21218760442.4913616938

220,6003105.34360550812.4913616938223,6003105.34947179922.491361693888,4003104.9464522652.4913616938167,8003105.22479195652.491361693840,6003104.60852603362.491361693818,7003104.27184160652.491361693816,7003104.22271647112.4913616938

291,4003105.46448954742.4913616938253,5003105.40397796372.4913616938110,4002925.04296907342.4653828514189,9002925.27852496472.465382851449,6002924.69548167652.465382851419,0003104.2787536012.491361693817,6003104.24551266782.4913616938

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475,8002925.67742443772.4653828514602,0002925.77959649132.4653828514155,5002925.19173039342.4653828514267,2002925.42683645382.4653828514128,5002925.10890312772.465382851430,4002924.48287358362.465382851432,3002924.50920252232.4653828514

556,1002925.74515289512.4653828514694,4002925.84160971222.4653828514300,1002925.47726599542.4653828514567,4002745.75388933152.4377505628200,9002925.30297993672.465382851430,5002924.48429983932.465382851432,4002924.51054501022.4653828514

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1000000025672.4082399653

4.9166044782.5158738444.426762.5158738444.63495652.5158738444.1592362.5158738444.06747292.5158738444.0114422432.515873844

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4.9471324852.515873844

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4.9471324852.515873844

5.6940406592.46538251

4.9165327672.515873844

5.8585288912.46538251

4.4267621132.515873844

5.20956819562.46538251

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4.0114422462.515873844

4.4470849752.46538251

XiY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

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310200,200120,10050,00084,70024,00017,70014,600

310204,400158,10065,00089,80038,00018,30016,100

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290567,000800,300300,100224,750122,95031,20035,000

2.4897718562.48999198742.6677262627

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2.51587384374.94151143265.01828430844.44247976914.67760695274.29666519034.06445798924.0211892991

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2.46239799795.49220145145.60173414835.04296907345.27852496474.78318869114.454844864.434568904

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2.46239799795.74515289515.85721184235.19173039345.42683645385.30297993674.48429983934.5105450102

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2.48987784515.32520892995.38650270394.83635722935.01685127614.64793715064.27309478684.2428313023

-0.0771225297-0.0762449416-0.0849179588-0.0818628182-0.0883603996-0.096111508-0.0967970571

328936001198602922036800219201194010460

31022456021424056580115000383801848016260

2904739606432401725401798001229502998031720

2.51587384374.97127584875.07867427344.46568021164.56584781874.34084054984.07700432684.0195316845

2.49136169385.35133239965.33090055974.75266294315.06069784044.58410497044.26670196694.2111205413

2.46239799795.67574169085.80837304335.23688979375.25478968745.08972853314.47683162854.5013331786

A2.8932.87712.82632.87512.81363.06182.957120.304

Apro2.9005714286

795.374070239

2.51587384374.9881349435.04554895624.53022647754.6992956494.35373297454.0026173063.9742694334

2.46239799795.68152306225.74691805325.15996189015.35253294284.95893446824.5590110924.5267226526

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204,400310120,10031065,00031092,10031038,00031018,30031016,100310

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1,115,900274609,90027449,40027442,500274

1,357,20027449,90027447,800274

1,982,00027461,10027449,900274

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4.89320675312.51587384374.87332060182.51587384374.41664050732.51587384374.65321251382.51587384374.17318626842.51587384374.06445798922.51587384373.99563519462.5158738437

4.94151143262.51587384375.00689370792.51587384374.44247976912.51587384374.67760695272.51587384374.29666519032.51587384374.06445798922.51587384374.02118929912.5158738437

5.06220580882.51587384375.01828430842.51587384374.45939248782.51587384374.7512791042.51587384374.43136376422.51587384374.08635983072.51587384374.04921802272.5158738437

5.06483221972.51587384375.09725730972.51587384374.61384182192.51587384374.92788341032.49136169384.53907609882.51587384374.1238516412.51587384374.05690485132.5158738437

5.30146407312.49136169385.2869053532.51587384374.69897000432.49136169384.95327633672.49136169384.38021124172.49136169384.24797326642.49136169384.16435285582.4913616938

5.31048089152.49136169385.07954300742.49136169384.81291335662.49136169384.96425963022.49136169384.57978359662.49136169384.26245108972.49136169384.2068258762.4913616938

5.31428866092.49136169385.19893186992.49136169384.90036712872.49136169385.14798532072.49136169384.59879050682.49136169384.27184160652.49136169384.21218760442.4913616938

5.34360550812.49136169385.34947179922.49136169384.9464522652.49136169385.22479195652.49136169384.60852603362.49136169384.27184160652.49136169384.22271647112.4913616938

5.46448954742.49136169385.40397796372.49136169385.04296907342.46538285145.27852496472.46538285144.69548167652.46538285144.2787536012.49136169384.24551266782.4913616938

5.49220145142.46538285145.49954962592.49136169385.16613397032.46538285145.34360550812.46538285144.78318869112.46538285144.454844862.46538285144.4345689042.4653828514

5.66304097492.46538285145.60173414832.46538285145.17638069222.46538285145.34498141392.46538285145.00732095292.46538285144.46686762042.46538285144.50105926222.4653828514

5.67742443772.46538285145.77959649132.46538285145.19173039342.46538285145.42683645382.46538285145.10890312772.46538285144.48287358362.46538285144.50920252232.4653828514

5.74515289512.46538285145.84160971222.46538285145.47726599542.46538285145.30297993672.46538285144.48429983932.46538285144.51054501022.4653828514

5.75358305892.46538285145.85721184232.46538285145.49762064982.43775056284.4941545942.46538285144.54406804442.4653828514

5.88564387182.43775056285.90325281692.46538285145.502427122.43775056284.6253124512.43775056284.5932860672.4377505628

5.94215692852.43775056285.54493576592.43775056284.68394713082.43775056284.62634036742.4377505628

6.04762527762.43775056285.78525863342.43775056284.69372694892.43775056284.62838893012.4377505628

6.1326438512.43775056284.69810054562.43775056284.67942789662.4377505628

6.29710365012.43775056284.78604121022.43775056284.69810054562.4377505628

5.50916537642.4775922385.34950178782.49243536185.00144598072.47904069465.01833166232.49091040384.61638062332.49083787514.37917750452.4775922384.34340066712.477592238

4.96248048992.51587384375.01285822132.51587384374.45652052092.51587384374.65654165372.51587384374.31282859252.51587384374.07610402712.51587384374.01828606322.5158738437

5.34686573622.49136169385.30629485322.49136169384.83967568872.49136169385.04363933092.49136169384.54182784472.49136169384.2665722342.49136169384.2103190952.4913616938

5.66628056362.46538285145.79668100222.46538285145.21089602492.46538285145.34848708512.46538285144.9795748772.46538285144.47660809952.46538285144.49988874862.4653828514

6.06103471582.43775056285.58256054232.43775056284.69742565732.43775056284.64510876132.4377505628

1y = -0,0719x + 2,87382.8738

2y = -0,0632x + 2,83062.8306

3y = -0,0694x + 2,82632.8263

4y = -0,0725x + 2,85482.8548

5y = -0,0736x + 2,83012.8301

6y = -0,1255x + 3,02723.0272

7y = -0,1181x + 2,99042.9904

2.8904571429

777.0646325483

-0.0749310892-0.0743928414-0.0822480753-0.079606057-0.0865531154-0.0942660492-0.095042524

4.99903716152.51587384375.0352062392.51587384374.55431082262.51587384374.70546229242.51587384374.32778528492.51587384373.97368196192.51587384373.94121792662.5158738437

6.04163886072.43775056285.71391391162.46538285145.50416017352.43775056285.3397229782.46538285144.91113796982.46538285144.80243506622.43775056284.76320031532.4377505628

&A

Pgina &P

Hoja1

000

00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja2

0000

000

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja3

0000

0000

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja4

00000

00000

00

00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja5

00000

0000

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja6

0000

0000

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja7

0000

0000

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja8

00000000

00000000

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja9

0000000

0000000

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja10

000

00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Hoja11

0000000

0000000

0000000

&A

Pgina &P

Hoja12

000000000000000

000000000000000

00000000

&A

Pgina &P

(a) Substrato (Subs)

(b) Subs + Ni-P de 7 m con PTT-1

(c) Subs + Ni-P de 7 m con PTT-2

(d) Subs + Ni-P de 17 m con PTT-1

(e) Subs + Ni-P de 17 m con PTT-2

(f) Subs + Ni-P de 37 m con PTT-1

(g) Subs + Ni-P de 37 m con PTT-2

Log Nf

Log (S, MPa)

Hoja13

000000000000000

000000000000000

00000000

00000

&A

Pgina &P

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja14

000

000

000

000

000

000

000

000

000

000

000

000

000

00

00

0

AISI 1045

7 m con PTT-1

17 m con PTT-1

Log (N, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja15

Substrato

&A

Pgina &P

Hoja15

2.51587384372.40823996532.515873844

2.51587384372.437750563

2.5158738437

2.5158738437

2.5158738437

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja16

2.51587384372.43775056282.5158738442.515873844

2.51587384372.4653828512.437750563

2.5158738437

2.5158738437

2.5158738437

2.5158738437

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

2.51587384372.43775056282.5158738442.515873844

2.51587384372.43775056282.4377505632.465382851

2.51587384372.4377505628

2.51587384372.4377505628

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

2.51587384372.5158738442.515873844

2.51587384372.4377505632.437750563

2.5158738437

2.5158738437

2.5158738437

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

2.5158738442.5158738442.5158738442.5158738442.515873844

2.4377505632.4377505632.4653828512.4653828512.437750563

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

&A

Pgina &P

_1106694011.xlsGrfico2

0

-0.4280898876

-1.8699839486

-1.2417335474

PTT-1

FATR, %

VR (S u), %

Hoja1

SubstratoEspesorsySueusfReduccin desuReduccin de

dEspesordosy388MPa(mm/mm)(Mpa/MPa)(Mpa/MPa)mm/mm(Mpa/MPa)rea (%)(Mpa/MPa)rea (%)6.324.6431.370687601716.909308298726.646.0983816696

6.3506.35Su623MPa31.669217443631.66921744360000.00000006.294.5931.073571476516.546847046327.046.749452154926.546.0Subs

6.350.0076.364eu0.205mm/mm31.669217443631.80901517510.44143096290.852-2.6670.003-146-3.116-1-5.06.324.6831.370687601717.20210473425.945.16503765420.40.7

6.350.0176.384sf1,317MPa31.669217443632.00926029081.073733027516.591-11.650.000-182-4.244-14-2.66.374.8931.869022736418.78051942323.241.0696726463

6.350.0376.424su765MPa31.669217443632.41163547792.3442891686-10.813-7.736-0.021-696-11.883-26-6.46.374.9431.869022736419.166542620322.439.858392336523.241.0Subs+7-1

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SubstratoEspesorsySueusfReduccin desuReduccin de

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SubstratoEspesorsySueusfReduccin desuReduccin de

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_1106692772.xlsGrfico7

2.51587384372.5158738442.515873844

2.51587384372.4377505632.437750563

2.5158738437

2.5158738437

2.5158738437

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4913616938

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4653828514

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

2.4377505628

Log (Nf, ciclos a la fractura)

Log (S, MPa)

Hoja1

10457 mm con PTT-17 mm con PTT-217 mm con PTT-117 mm con PTT-237 mm con PTT-137 mm con PTT-2

70,9003284.85064623522.515873843762,3003284.79448804672.515873843722,4003284.35024801832.515873843735,0003284.54406804442.515873843713,3003284.1238516412.515873843711,0003284.04139268522.51587384379,3003283.96848294862.5158738437

78,2003284.89320675312.515873843774,7003284.87332060182.515873843726,1003284.41664050732.515873843745,0003284.65321251382.515873843714,9003284.17318626842.515873843711,6003284.06445798922.51587384379,9003283.99563519462.5158738437

87,4003284.94151143262.5158738437101,6003285.00689370792.515873843727,7003284.44247976912.515873843747,6003284.67760695272.515873843719,8003284.29666519032.515873843711,6003284.06445798922.515873843710,5003284.02118929912.5158738437

115,4003285.06220580882.5158738437104,3003285.01828430842.515873843728,8003284.45939248782.515873843756,4003284.7512791042.515873843727,0003284.43136376422.515873843712,2003284.08635983072.515873843711,2003284.04921802272.5158738437

116,1003285.06483221972.5158738437125,1003285.09725730972.515873843741,1003284.61384182192.515873843784,7003104.92788341032.491361693834,6003284.53907609882.515873843713,3003284.1238516412.515873843711,4003284.05690485132.5158738437

200,2003105.30146407312.4913616938193,6003285.2869053532.515873843750,0003104.69897000432.491361693889,8003104.95327633672.491361693824,0003104.38021124172.491361693817,7003104.24797326642.491361693814,6003104.16435285582.4913616938

204,4003105.31048089152.4913616938120,1003105.07954300742.491361693865,0003104.81291335662.491361693892,1003104.96425963022.491361693838,0003104.57978359662.491361693818,3003104.26245108972.491361693816,1003104.2068258762.4913616938

206,2003105.31428866092.4913616938158,1003105.19893186992.491361693879,5003104.90036712872.4913616938140,6003105.14798532072.491361693839,7003104.59879050682.491361693818,7003104.27184160652.491361693816,3003104.21218760442.4913616938

220,6003105.34360550812.4913616938223,6003105.34947179922.491361693888,4003104.9464522652.4913616938167,8003105.22479195652.491361693840,6003104.60852603362.491361693818,7003104.27184160652.491361693816,7003104.22271647112.4913616938

291,4003105.46448954742.4913616938253,5003105.40397796372.4913616938110,4002925.04296907342.4653828514189,9002925.27852496472.465382851449,6002924.69548167652.465382851419,0003104.2787536012.491361693817,6003104.24551266782.4913616938

310,6002925.49220145142.4653828514315,9003105.49954962592.4913616938146,6002925.16613397032.4653828514220,6002925.34360550812.465382851460,7002924.78318869112.465382851428,5002924.454844862.465382851427,2002924.4345689042.4653828514

460,3002925.66304097492.4653828514399,7002925.60173414832.4653828514150,1002925.17638069222.4653828514221,3002925.34498141392.4653828514101,7002925.00732095292.465382851429,3002924.46686762042.465382851431,7002924.50105926222.4653828514

475,8002925.67742443772.4653828514602,0002925.77959649132.4653828514155,5002925.19173039342.4653828514267,2002925.42683645382.4653828514128,5002925.10890312772.465382851430,4002924.48287358362.465382851432,3002924.50920252232.4653828514

556,1002925.74515289512.4653828514694,4002925.84160971222.4653828514300,1002925.47726599542.4653828514567,4002745.75388933152.4377505628200,9002925.30297993672.465382851430,5002924.48429983932.465382851432,4002924.51054501022.4653828514

567,0002925.75358305892.4653828514719,8002925.85721184232.4653828514314,5002745.49762064982.43775056281,016,0002746.00689370792.43775056281000000027472.437750562831,2002924.4941545942.465382851435,0002924.54406804442.4653828514

768,5002745.88564387182.4377505628800,3002925.90325281692.4653828514318,0002745.502427122.43775056283,100,7002746.49145974932.437750562842,2002744.6253124512.437750562839,2002744.5932860672.4377505628

875,3002745.94215692852.43775056281000000027472.4377505628350,7002745.54493576592.43775056284,378,9002746.64136502742.437750562848,3002744.68394713082.437750562842,3002744.62634036742.4377505628

1,115,9002746.04762527762.4377505628609,9002745.78525863342.437750562849,4002744.69372694892.437750562842,5002744.62838893012.4377505628

1,357,2002746.1326438512.437750562849,9002744.69810054562.437750562847,8002744.67942789662.4377505628

1,982,0002746.29710365012.437750562861,1002744.78604121022.437750562849,9002744.69810054562.4377505628

1000000025672.4082399653

4.9166044782.5158738444.426762.5158738444.63495652.5158738444.1592362.5158738444.06747292.5158738444.0114422432.515873844

5.8585289182.4653828515.642.4377505635.406992.4653828515.08062.4653828514.7005626992.4377505634.6854998882.437750563

4.9471324852.515873844

6.10280232.437750563

4.9471324852.515873844

5.6940406592.46538251

4.9165327672.515873844

5.8585288912.46538251

4.4267621132.515873844

5.20956819562.46538251

4.6349565182.515873844

5.4069900392.46538251

4.1592364292.515873844

5.08060492.46538251

4.0347761762.515873844

4.440652322.46538251

4.0114422462.515873844

4.4470849752.46538251

XiY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

32870,90074,70022,40035,00013,30011,0009,300

32878,200101,60026,10045,00014,90011,6009,900

32887,400104,30027,70047,60019,80011,60010,500

328115,400125,10028,80056,40027,00012,20011,200

328116,100193,60041,10046,00034,60013,30011,400

310200,200120,10050,00084,70024,00017,70014,600

310204,400158,10065,00089,80038,00018,30016,100

310206,200223,60079,50092,10039,70018,70016,300

310220,600253,50088,400140,60040,60018,70016,700

310291,400315,90070,725167,80049,60019,00017,600

290310,600399,700110,400189,90060,70028,50027,200

290460,300602,000146,600220,600101,70029,30031,700

290475,800694,400150,100221,300128,50030,40032,300

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290567,000800,300300,100224,750122,95031,20035,000

2.4897718562.48999198742.6677262627

2.51587384374.85064623524.87332060184.35024801834.54406804444.1238516414.04139268523.9684829486

2.51587384374.89320675315.00689370794.41664050734.65321251384.17318626844.06445798923.9956351946

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2.51587384375.06483221975.2869053534.61384182194.66275783174.53907609884.1238516414.0569048513

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2.49136169385.31048089155.19893186994.81291335664.95327633674.57978359664.26245108974.206825876

2.49136169385.31428866095.34947179924.90036712874.96425963024.59879050684.27184160654.2121876044

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2.46239799795.67742443775.84160971225.17638069225.34498141395.10890312774.48287358364.5092025223

2.46239799795.74515289515.85721184235.19173039345.42683645385.30297993674.48429983934.5105450102

2.46239799795.75358305895.90325281695.47726599545.35169970045.08972853314.4941545944.5440680444

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2.48987784515.32520892995.38650270394.83635722935.01685127614.64793715064.27309478684.2428313023

-0.0771225297-0.0762449416-0.0849179588-0.0818628182-0.0883603996-0.096111508-0.0967970571

328936001198602922036800219201194010460

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