Tesis
Influencia de un post tratamiento térmico en las propiedades de adhesión en un sistema capa/substrato formado en un acero AISI D2 Borurado.
Fecha
2017-11-21Registro en:
Santos Medina Héctor Diego. (2016). Influencia de un post tratamiento térmico en las propiedades de adhesión en un sistema capa/substrato formado en un acero AISI D2 Borurado. Tesis (Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica), Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco, México.
Autor
Santos Medina, Héctor Diego
Institución
Resumen
En el presente estudio, se evaluó la adhesión practica de las capas de boruro de hierro generadas sobre la superficie de un acero AISI D2 borurado, y sometido al proceso de recocido por difusión (PRD). El tratamiento de borurización del acero AISI D2 se realizó por la técnica de empaquetamiento en polvo a una temperatura de 1213 K, con un tiempo de exposición de 3 h. Así mismo, el PRD se llevó a cabo en las muestras previamente boruradas a una temperatura de 1273 K, con 1, 1.5, 2 y 2.5 h de exposición, haciendo uso de un agente diluyente de carburo de silicio.
El comportamiento mecánico de las capas en ambos procesos fue evaluado, mediante el ensayo de microindentación Vickers, a una distancia constante de 6 μm desde la superficie hasta el substrato, utilizando una carga constante de 0.49 N. Por otro lado, el ensayo de indentación instrumentada Vickers, permitió evaluar el estado de esfuerzos residuales en las capas formadas en ambos procesos de endurecimiento superficial. Se estableció un estado tensil (FeB) y compresivo (Fe2B) en muestras boruradas y en muestras sometidas a un PRD de 1, 1.5, 2 y 2.5 h de exposición.
Finalmente, la adhesión practica de las capas de boruros de hierro formadas en ambos procesos, fueron estimadas mediante el uso de la prueba de rayado. En ambas condiciones de tratamiento se empleó una carga progresiva de 5 a 150 N. Después de la prueba de rayado, las muestras fueron analizadas por microscopía óptica, para estimar las cargas críticas e identificar los modos y mecanismos de falla en el canal de rayado. Las pistas de rayado revelaron un incremento progresivo en las cargas críticas para las muestras sometidas al post tratamiento térmico de recocido por difusión, estableciendo la presencia de un modo de fallo adhesivo en la muestra borurada y en las muestras sometidas a un PRD de 1, 1.5, 2 y 2.5 h de tratamiento. Además, se observó una menor deformación plástica a lo largo de la línea de rayado para la muestra sometida al PRD con 2.5 h de exposición. Abstract
In the present study, the practical adhesion of the iron boride layers generated on the surface of a borided AISI D2 steel and subjected to diffusion annealing process (DAP) were evaluated. The boriding process was performed by the powder-pack technique at 1213 K for 3 hrs of exposure; the DAP was carried out on the samples previously borided at 1273 K for 1, 1.5, 2 and 2.5 h of exposure using a silicon carbide powder. The mechanical and physico-chemical characterization of the iron boride layers formed in both processes were conducted by optical microscopy, microhardness, X-ray diffraction and Vickers depth sensing indentation techniques. Metallographic analysis showed a gradual decrease in the FeB phase for the different diffusion-annealed times. Finally, the practical adhesion of the boride coating/substrate systems (produced by boriding and DAP) were estimated using a rayado test under progressive loading from 5 to 150 N. The rayadoed tracks revealed a progressive increase for the critical loads on the samples subjected to the DAP, establishing the presence of an adhesive failure mode for all the set of experimental conditions. Finally, an increased of the critical load was observed along the worn track produced on the borided sample exposed to the DAP at 2.5 h.