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Título : MODELACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE CAPAS DURAS BAJO CARGAS DE INDENTACIÓN
Autor : Martínez Trinidad, José
Meneses Amador, Alfonso
Palabras clave : CARGAS DE INDENTACIÓN
CAPAS DURAS
Fecha de publicación : 11-may-2011
Resumen : The present study describes the mechanical behavior under indentation loads of the Fe2B layer which is formed on the surface of AISI 1018 steel by the thermochemical treatment of boriding. The nanoindentation technique and the Vickers indentation fracture technique are used to evaluate the residual stresses in the interface layer-substrate and fracture toughness of the Fe2B layer respectively. The numerical simulation of the nanoindentation test by means of finite element method and the developed experimental are the bases to establish a expression which describes important mechanical parameters such as: residual stresses generated for the thermochemical treatment of boriding, which influence directly on the behavior of the mechanical components subject to hardness surface treatment, because of the fact that in function of their magnitude and type (tension or compression) to increase or decrease the wear resistance and abrasion resistance of such mechanical components. On the other hand, the cracking in brittle materials like is the case of hardness layers by boron diffusion Fe2B, due to the penetration of indenter during the Vickers indentation process allows to estimate the fracture toughness by means of different empirical formulations, which involve the type and length of the cracks with the fracture toughness of materials. However, such formulations are based in specific materials, which were used to determine the value of the coefficients of the equation. For all above in this work is developed a formulation, which establish a better approximation of the fracture toughness of the borided layer Fe2B using the finite element method together with dimensional analysis of the Vickers indentation fracture technique by means of numerical simulation of the Vickers indentation test with help of the commercial software ABAQUS 6.8.2, with the goal of obtaining a formulation, which contained representative coefficients of the hardness layers by boron diffusion.
Descripción : El presente estudio describe el comportamiento mecánico bajo cargas de indentación que muestra la capa Fe2B la cual se forma en la superficie de una muestra de acero AISI 1018 sometido al tratamiento termoquímico de endurecimiento superficial denominado borurización. La técnica de nanoindentación o indentación instrumentada como también es conocida y la técnica de fractura por indentación Vickers (VIF) son utilizadas para evaluar los esfuerzos residuales en la interfase capa-sustrato y tenacidad a la fractura de la capa Fe2B respectivamente. La simulación numérica de la prueba de nanoindentación mediante el método del elemento finito junto con el desarrollo experimental de la misma, forman la base para desarrollar una formulación numérico-experimental que permite describir parámetros mecánicos importantes como lo son: los esfuerzos residuales generados por el tratamiento termoquímico de borurización, los cuales influyen directamente en el desarrollo de los componentes ingenieriles sometidos a tratamientos de endurecimiento superficial, ya que en función de su magnitud y condición (tensión o compresión) aumentan o disminuyen la resistencia al desgaste y a la abrasión que presentan tales componentes. Por otro lado el agrietamiento surgido en materiales frágiles como es el caso de las capas endurecidas por difusión de boro Fe2B, debido a la penetración del indentador durante el proceso de indentación Vickers, permite estimar la tenacidad a la fractura de acuerdo a diferentes formulaciones empíricas que relacionan el tipo y longitud de agrietamiento con la tenacidad a la fractura del material. Sin embargo, dichas formulaciones están basadas en materiales específicos que fueron utilizados para extraer el valor de los coeficientes de la ecuación, por lo que en este trabajo se desarrolla una formulación que establece una mejor aproximación de tenacidad a la fractura de capas boruradas Fe2B; esto se logra incorporando el método del elemento finito al análisis dimensional de VIF mediante la simulación numérica de la prueba de indentación Vickers con ayuda el programa comercial ABAQUS 6.8.2, con la finalidad de obtener una formulación en la cual los coeficientes involucrados sean representativos de las capas endurecidas por difusión de boro.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8326
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