Influence of compaction pressure in steel composites AISI 316 reinforced with titanium carbide against wear

Abstract

(Eng) In the manufactured materials with the powder metallurgy technique, it is important to analyse the different manufacturing conditions that lead to get a better behaviour of the metallic matrix composite (MMC) against the wear, since it is one of the main industry problems largely affecting part of the production sectors. In this study the stainless steel AISI 316 was selected as a matrix reinforced at 3, 6 and 9% Vol of titanium carbide (TiC). The effect of the compaction pressure (700 – 800 MPa) and the reinforcement percentage were evaluated. The sintering temperature (1200±5°C) is reached by means of the generation of an abnormal glow discharge of direct current that transfers electric energy to a gaseous medium, generating an electric discharge between the electrodes (anode and cathode, where the sample is located) in an atmosphere of H2 – N2 and with a residence time of 30 minutes. The investigation results evidence that the ceramic particles incorporation (TiC) in an austenitic steel matrix (AISI 316) demonstrates a significant improvement in the wear resistance, getting the best behaviour when the composite is compacted at 800 MPa and with a reinforcement content of 6%. In these manufacturing conditions there is a good interaction in the matrix and the reinforcement, low porosity, superior densification with the highest hardness and lowest friction coefficient.

(Spa) En los materiales manufacturados con la técnica de pulvimetalurgia, es importante analizar diferentes condiciones de fabricación que conlleven a obtener un mejor comportamiento del compuesto de matriz metálica (MMC) frente al desgaste, ya que este es uno de los principales problemas en la industria, que afecta en gran parte a los sectores de producción. En este estudio se seleccionó el acero inoxidable AISI 316 como matriz, reforzado con 3, 6 y 9% de carburo de titanio (TiC). Se evalúa el efecto que tiene la presión de compactación (700 – 800 MPa) y el porcentaje de refuerzo. La temperatura de sinterización (1.200±5°C), es alcanzada por medio de la generación de una descarga luminiscente anormal de corriente directa, que transfiere energía eléctrica a un medio gaseoso, generando una descarga eléctrica en medio de los electrodos (ánodo y cátodo, donde se sitúa la muestra) en una atmosfera de H2 – N2 con tiempo de permanencia de 30 minutos. Como resultado de la investigación se evidencia que la incorporación de partículas de cerámica (TiC) en matriz de acero austenítico (AISI 316) presenta mejoras significativas en la resistencia al desgaste, obteniéndose el mejor comportamiento cuando el compuesto es compactado a 800 MPa y con contenido de refuerzo del 6%. En estas condiciones de fabricación existe buena interacción entre la matriz y el refuerzo, baja porosidad, mejor densificación con la más alta dureza y bajo coeficiente de fricción.