Desgaste erosivo de los aceros AISI S1 y AISI H13 causado por partículas esféricas y angulares

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v30n1a04

Palabras clave:

desgaste erosivo, acero AISI S1, AISI H13, forma de las partículas, tasas de erosión

Resumen

En este trabajo, se realizó un análisis del desgaste erosivo en aceros para herramientas de trabajo en caliente, AISI S1 (acero no deformable con alto contenido de cromo) y AISI H13 (acero con alto contenido de cromo, molibdeno y vanadio), sometidos al impacto de partículas esféricas de alúmina (Al2O3) y angulares de carburo de silicio (SiC), para comprender su comportamiento y rendimiento bajo diferentes formas de partículas. Se utilizó un equipo de pruebas de erosión basado en la norma ASTM G76-95 para realizar las pruebas. Estas se llevaron a cabo utilizando diferentes ángulos de impacto, 30°, 45°, 60° y 90°, con una velocidad de partícula de 30 ± 2 m/s y un flujo de partícula de 63 g/min. Se utilizaron técnicas de caracterización como pruebas de dureza y microscopía óptica para conocer la morfología de las partículas abrasivas e identificar los mecanismos de desgaste. Las tasas de erosión mostraron que el acero AISI S1 presentó mayor resistencia a la erosión que el acero AISI H13 tras el impacto constante de las partículas abrasivas. Además, las partículas de SiC causaron mayor daño por erosión en las superficies que las partículas de Al2O3.

Referencias

[1] B. Hong, Y. Li, X. Li, G. Li, A. Huang, S. Ji, W. Li, J. Gong, J. Guo, "Experimental investigation of erosion rate for gas-solid two-phase flow in 304 stainless steel/L245 carbon steel," Petroleum Science, vol. 19, pp. 1347-1360, Jan. 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.petsci.2022.01.011

[2] E. Rodríguez, M. Flores, A. Pérez, R.D. Mercado-Solis, R. González, J. Rodríguez, S. Valtierra, "Erosive wear by silica sand on AISI H13 and 4140 steels," Wear, vol. 267, pp. 2109-2115, Aug. 2009, doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2009.08.009

[3] American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials, ASTM E384, Am. Soc. for Testing and Materials, USA, 2017.

[4] American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Conducting Erosion Tests by Solid Particle Impingement Using Gas Jets, ASTM G76, Am. Soc. for Testing and Materials, USA, 1995.

[5] T. Deng, "Erosive Wear Mechanisms of Materials—A Review of Understanding and Progresses," Materials, vol. 18, pp. 1-28, April 2025, doi: https://doi.org/10.3390/ma18071615

[6] A. K. Chauhan, D. B. Goel, S. Prakash, "Solid particle erosion behaviour of 13Cr–4Ni and 21Cr–4Ni–N steels,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 467, no. 1-2, pp. 459-464, Jan. 2009, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.12.053

[7] Md. A. Islam, T. Alam, Z. Farhat, "Construction of erosion mechanism maps for pipeline steels," Tribology International, vol. 102, pp. 161-173, Oct. 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.05.033

[8] Md. A. Islam, T. Alam, Z. N. Farhat, A. Mohamed, A. Alfantazi, "Effect of microstructure on the erosion behavior of carbon steel," Wear, vol. 332-333, pp. 1080-1089, May–June 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.12.004

[9] P. Singh, P. Kumar, R. L. Virdi, "Investigation of solid particle erosion behaviour of SS-304 under different conditions," Materials Today: Proceedings, vol. 48, no. 5 pp. 1147-1152, Aug. 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.07.512

[10] Si-Qi Yang, Jian-Chun Fan, Ming-Tao Liu, De-Ning Li, Jun-Liang Li, Li-Hong Han, Jian-Jun Wang, Shang-Yu Yang, Si-Wei Dai, Lai-Bin Zhang, "Research on the solid particle erosion wear of pipe steel for hydraulic fracturing based on experiments and numerical simulations," Petroleum Science, vol. 21, pp. 2779-2792, Mar. 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.petsci.2024.03.019

[11] T. Deng, M.S. Bingley, M.S.A. Bradley, "The influence of particle rotation on the solid particle erosion rate of metals," Wear, vol. 256, no. 11-12, pp. 1037-1049, Jun. 2004, doi: https://doi.org/10.1016/S0043-1648(03)00536-2

[12] M. Hutchings, R. E. Winter, J. E. Field, "Solid particle erosion of metals: the removal of surface material by spherical projectiles," Proceedings of the Royal Society of London. A., vol. 348, no. 1654, pp. 379-392, Mar. 1976, doi: https://doi.org/10.1098/rspa.1976.0044

[13] Tkhabisimov, A. Mednikov, O. Zilova, "Studies of the Solid Particle Erosion Resistance of 30 L Steel with Different Types of Surface Modification," Metals, vol. 13, no. 12, pp. 1-17, Dec. 2023, doi: https://doi.org/10.3390/met13121978

[14] M. Hutchings, P. Shipway, Wear by hard particles. In Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials, 1st ed. London, UK: Edward Arnold, 1992.

Descargas

Publicado

03-06-2026 — Actualizado el 03-06-2026

Versiones

Número

Sección

Tribología

Cómo citar

Desgaste erosivo de los aceros AISI S1 y AISI H13 causado por partículas esféricas y angulares. (2026). Científica, 30(1), 1-9. https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v30n1a04