Comportamiento tribológico de aceros de carril microaleado y convencional c-mn en condiciones de deslizamiento puro

Resumen

La presente tesis compara el comportamiento tribológico de acero de carril microaleado frente a acero de carril convencional C-Mn, para diferentes condiciones de ensayo (carga, humedad y temperatura). Se realizaron ensayos de desgaste acelerado en un tribómetro CETR UMT-3 totalmente computerizado, con una configuración pin-on-disc, midiendo de forma continua el coeficiente de fricción. Los ensayos, a temperatura y humedad ambiente (20 ºC y 55 % HR), se realizaron a cargas de 20, 30 y 40 N, siendo la velocidad de deslizamiento de 0.52 m/s y la distancia deslizada de 1.88 km. Además, a fin de evaluar la influencia de las condiciones ambientales, se realizaron ensayos tribológicos a diferente humedad (15 y 70 % HR) y temperatura (40 y 20 ºC), en el interior de una cámara climática. En este caso, manteniendo la configuración pin-on-disc, la carga aplicada fue de 20 N, la velocidad de deslizamiento de 0.35 m/s y la distancia deslizada de 1.28 km. Una vez concluidos los ensayos tribológicos, las superficies degastadas fueron analizadas usando un microscopio confocal y un microscopio electrónico de barrido, lo que permitió determinar el volumen de desgaste. Para caracterizar los óxidos generados en la superficie de las probetas ensayadas se utilizó la técnica de difracción de rayos X (XRD, X-ray diffraction). El resultado de la investigación demostró que el acero de carril microaleado es más resistente al desgaste que el acero de carril convencional para todas las cargas ensayadas, lo que se relaciona con las propiedades mecánicas que le confiere su microestructura perlítica fina. Para ambos aceros, el aumento del desgaste con el incremento de carga mantuvo la proporcionalidad. Así mismo, el aumento de humedad provocó un mayor desgaste para ambos tipos de acero de carril, lo que se relaciona con el incremento de la oxidación superficial y la consecuente presencia de partículas de óxidos en el contacto (tercer cuerpo). En cambio, la variación de la temperatura, dentro del rango ensayado, no ha reportado ninguna influencia significativa sobre el desgaste en ambos tipos de acero. Por otra parte, el coeficiente de fricción apenas sufrió variación, para ambos tipos de acero, al aumentar carga aplicada o al variar las condiciones de temperatura. Sin embargo, el coeficiente de fricción es mayor con la humedad relativa más baja (HR 15 %) para los aceros microaleado y convencional estudiados. Los resultados permiten concluir que la utilización de acero microaleado en aplicaciones ferroviarias, bajo condiciones severas (altas cargas y humedad), aportaría una mayor esperanza de vida al carril y un aumento de tiempo entre las operaciones de mantenimiento.