Efecto del ciclo térmico sobre el comportamiento ante el desgaste abrasivo de la aleación Cu-1.9Be-0.25(Co+Ni)

Resumen

Las aleaciones Cu-Be son consideradas aleaciones de alta resistencia cuando contienen entre 0,2% y 2% en peso de Be, de 0,2% a 2,7% en peso de Co y hasta 2,2% en peso de Ni, ya que pueden presentar un límite elástico superior a 1380 MPa después de envejecido (endurecimiento por precipitación), mientras que, sin tratamiento térmico, presentan un límite elástico entre 205 MPa y 690 MPa [1]. Por lo que la complejidad de la microestructura es un factor determinante en el comportamiento mecánico de este tipo de aleaciones. En este trabajo se analizó el efecto de las variaciones microestructurales obtenidas por enfriamiento en agua y al aire desde tres diferentes temperaturas de solubilización (750 °C, 800 °C y 850 °C) durante 1 h, con y sin envejecido, sobre el comportamiento ante el desgaste abrasivo de la aleación Cu-1.9Be-0.25(Co+Ni). La caracterización química y microestructural se realizó mediante Fluorescencia de Rayos X por Energía Dispersiva (EDXRF) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM-EDS), respectivamente. El comportamiento ante el desgaste abrasivo se evaluó bajo los lineamientos de la norma ASTM G65-16. El procedimiento E fue usado en este estudio. Todas las pruebas se hicieron por duplicado, mostrando una mejora significativa en el comportamiento ante el desgaste abrasivo de la aleación, en comparación con el material en condición de suministro (T6). Las menores velocidades de desgaste (<0.3 g/min) y pérdida volumétrica (<200 mm³) se obtuvieron para las probetas en condición solubilizada con enfriamiento en agua y sin envejecido. Los coeficientes de desgaste para las probetas con la mayor resistencia al desgaste abrasivo son inferiores a K_s=7x10^-3.

Palabras clave

aleación cobre-berilio, desgaste abrasivo, envejecido, T6

Biografía del autor/a

Oscar Fabián Higuera-Cobos, Ph. D.

Roles: Conceptualization, Formal Analysis, Investigation, Methodology, Supervision, Validation, Writing – original draft, and Writing – review & editing.

Carlos Mauricio Moreno-Téllez, Ph. D.

Roles: Formal Analysis, Investigation, Validation, and Writing – review & editing.

Cristian Antonio Pedraza-Yepes, M.Sc.

Roles: Formal Analysis, Investigation, Writing – original draft, and Writing – review & editing.

Referencias

[1] Y.Tang, Y. Kang, L. Yue, X. Jiao, “The effect of aging process on the microstructure and mechanical properties of a Cu–Be–Co–Ni alloy”, Materials & Design, vol 85, pp. 332-341. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.06.157

[2] S. Hernández, J. Hardell, H. Winkelmann, M. Rodriguez Ripoll, and B. Prakash, “Influence of temperature on abrasive wear of boron steel and hot forming tool steels,” Wear, vol. 338-339, pp. 27-35, 2015. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.05.010

[3] J. C. Gutiérrez, L. M León, D. H Mesa, and A. Toro, “Evaluación de la resistencia al desgaste abrasivo en recubrimientos duros para aplicaciones en la industria minera,” Scientia et Technica, vol. 2, pp. 149-154, 2014

[4] O. F. Higuera-Cobos, M. Monsalve-Arias, and H. González-Romero, “Cooling kinetics effect on abrasive wear behavior of an ASTM A128 steel,” Contemporary Engineering Sciences, vol. 11 (71), pp. 3531-3537, 2018. https://doi.org/10.12988/ces.2018.87362

[5] M. Y. Ferrer-Pacheco, C. M. Moreno-Téllez, and F. Vargas-Galvis, Recubrimientos de circona y alúmina por proyección térmica con llama. Parámetros para obtener recubrimientos de alto punto de fusión. Tunja: Editorial UPTC, 2018. https://doi.org/10.19053/978-958-660-319-5

[6] I. Lomakin, M. Castillo-Rodríguez, and X. Sauvage, “Microstructure, mechanical properties and aging behavior of nanocrystalline copper–beryllium alloy," Materials Science & Engineering A, vol. 744, pp. 206-214, 2019. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.12.011

[7] G. Straffelini, L. Maines, M. Pellizzari, and P. Scardi, “Dry sliding wear of Cu–Be alloys,” Wear, vol. 259 (1-6), pp. 506-511, 2005. https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.11.013

[8] X. Guoliang, W. Qiangsong, M. Xujun, X. Baiqing, and P. Lijun, "The precipitation behavior and strengthening of a Cu–2.0 wt% Be alloy”, Materials Science and Engineering A, vol. 558, pp. 326-330, 2012. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.08.007

[9] American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials, 2011

[10] American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus, 2000. https://doi.org/10.1520/g0065-04r10

[11] American Society for Testing and Materials. Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness, 2007. https://doi.org/10.1520/e0140-07

[12] S. A. Hurtado-Ferrer, and L. F. Orozco-Lobo, “Efecto de los ciclos térmicos sobre el comportamiento microestructural y al desgaste abrasivo de la aleación Cobre Berilio (C17200)”, Grade Thesis, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia, 2017.

[13] H. Okamoto, M.E. Schlesinger and E. M. Mueller, ASM Handbook, Vol. 3, Alloy Phase Diagrams. Ohio, ASM International, 2016.

[14] H. Donthula, B. Vishwanadh, T. Alam, T. Borkar, R.J. Contieri, R. Caram, R. Banerjee, R. Tewari, G. K. Dey, and S. Banerjee, "Morphological evolution of transformation products and eutectoid transformation(s) in a hyper-eutectoid Ti-12 at% Cu alloy," Acta Materialia, vol. 168, pp. 63-75, 2019. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.01.044

[15] Y. Tang, Y. Kang, L. Yue, and X Jiao, “The effect of aging process on the microstructure and mechanical properties of a Cu–Be–Co–Ni alloy” Materials & Design, vol. 85, pp. 332-341, 2017. https://doi.org/10.1Se016/j.matdes.2015.06.157