Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 30, no. 1, January-June 2026.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v30n1a05
Effect of high temperature on hardness and abrasive resistance of AISI 304 austenitic stainless steel
Efecto de la alta temperatura en la dureza y la resistencia a la abrasión del acero inoxidable austenítico AISI 304
Recibido 15/04/2026, aceptado 28/05/2026.
Abstract
Abrasive wear is a very common type of wear, and at the same time quite serious. It manifests itself when two surfaces in direct physical contact interact, and one is significantly harder than the other. In the present study, the abrasive wear resistance of AISI 304 austenitic stainless steel was evaluated using a dry abrasion test bench. The process of characterization of the wear scars was carried out using the scanning electron microscopy (SEM) and contact profilometry. In addition, hardness measurements were made to specimens before and after each test. The samples were made of austenitic stainless steel AISI 304. Abrasive silica sand particles (SIO2) were sieved, and the particles retained in mesh 60 (250 to 297 µm) were used. The rated glide speed was 200 RPM and a slip distance of 4,309 m. The tests were performed at three different temperatures: 23 °C, 200 °C, and 400°C, and at 45 N. The loss of mass was monitored every 1,000 m of slippage and with the data obtained the wear rates and wear coefficients were calculated. Gravimetric results showed that the wear rate decreases with increasing temperature, slight increase in hardness was observed on the surface of the specimens as the temperature increases in the tests. Some wear mechanisms were identified at different temperatures such as plastic deformation, indentations, and plowing action mainly. Finally, higher wear rates were observed as the temperature increased, concluding that high temperatures promote an increase in the wear rate.
Resumen
El desgaste abrasivo es un tipo de desgaste muy común y, a la vez, bastante grave. Se manifiesta cuando dos superficies en contacto físico directo interactúan, siendo una significativamente más dura que la otra. En el presente estudio, se evaluó la resistencia al desgaste abrasivo del acero inoxidable austenítico AISI 304 mediante un banco de ensayos de abrasión en seco. La caracterización de las huellas de desgaste se realizó mediante las técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y perfilometría de contacto. Además, se midió la dureza de las muestras antes y después de cada ensayo. Las muestras se fabricaron con acero inoxidable austenítico AISI 304. Las partículas de arena de sílice abrasiva (SiO₂) fueron tamizadas y se utilizaron las retenidas en la malla No. 60 (250 a 297 m). La velocidad de deslizamiento nominal fue de 200 RPM y la distancia de deslizamiento de 4,309 m. Las pruebas se realizaron a tres temperaturas: 23°C, 200°C y 400°C, y a 45 N. La pérdida de masa se monitoreó cada 1,000 m de deslizamiento y, con los datos obtenidos, se calcularon las tasas y los coeficientes de desgaste. Los resultados gravimétricos mostraron que la tasa de desgaste disminuye con el incremento de la temperatura, se observó un ligero aumento en la dureza en la superficie de los especímenes conforme se incrementó la temperatura durante los ensayos. Además, se identificaron algunos mecanismos de desgaste a diferentes temperaturas, como deformación plástica, indentaciones y arado, principalmente. Finalmente, se observaron mayores tasas de desgaste a medida que aumentaba la temperatura, lo que permitió concluir que las altas temperaturas promueven un aumento de la tasa de desgaste.
Index terms: dry abrasion, silica sand, austenite, stainless steel, high temperature.
Palabras clave: abrasión seca, arena de sílice, austenita, acero inoxidable, alta temperatura.
ISO 690 reference:
Arreola Vargas, Josué O.;
Sedano Hernández, María E.;
Topete Velasco, Sara I.;
Aranda García, Francisco J.;
Sedano de la Rosa, César,
2026,
Effect of high temperature on hardness and abrasive
resistance of AISI 304 austenitic stainless steel,
Científica, vol. 30, no. 1,
ISSN 2594-2921, e300105,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v30n1a05
