Tensiones residuales generadas en acero F-522 por distintos tipos de mecanizado

Machining operations induce plastic deformation and heat generation in the near surface area of the machined part, giving rise to residual stresses. Depending on their magnitude and sign, these stresses can be detrimental or beneficial to the service life of the part. The final stress state depends on the machining process applied, as well as on the machining parameters. Therefore, the establishment of adequate machining guidelines requires the measurement of the residual stresses generated both at the surface and inside the material. In this work, the residual stresses generated in F-522 steel by two hard turning (conventional and laser assisted) and two grinding (production and finishing) processes were measured by X-ray diffraction. Additionally, depth profiles of the volume fraction of retained austenite, microstructure and nanohardness were obtained in order to correlate those results with the residual stress state obtained for each machining process. It has been observed that turning generates tensile stresses in the surface while grinding causes compressive stresses. Below the surface grinding generates weak tensile or nearly null stresses whereas turning generates strong compressive stresses. These results show that the optimum machining process (disregarding economical considerations) implies the combination of turning plus elimination of a small thickness by final grinding. Las operaciones de mecanizado generan deformación plástica y calor en la zona próxima a la superficie de la pieza mecanizada, dando lugar a tensiones residuales. Dependiendo de su magnitud y signo, estas tensiones pueden ser perjudiciales o beneficiosas para la vida en servicio de la pieza. El estado final de tensiones depende del proceso de mecanizado aplicado, así como de los parámetros del mismo. Por tanto, el establecimiento de unas pautas de mecanizado adecuadas requiere una medida precisa de las tensiones residuales generadas, tanto en la superficie, como en el interior del material. En este trabajo se han medido, mediante difracción de rayos-X, las tensiones residuales en un acero F-522 templado y revenido, generadas por dos procesos de torneado (torneado duro convencional y torneado duro asistido por láser) y dos procesos de rectificado (de afino y de producción). Asimismo, se ha estudiado la evolución a lo largo de la profundidad de la fracción volumétrica de austenita retenida, de la microestructura y de nanodureza con el objetivo de relacionar estos resultados con los estados de tensiones obtenidos para cada mecanizado. Se ha observado que el torneado genera fuer