Efecto de borocarbonitrurado en la dureza de acero AISI 1045| Contexto UDLAP

Efecto de tratamiento termoquímico de borocarbonitrurado en la dureza de acero AISI 1045

Innovación y tecnología Acero AISI 1045, Borocarbonitrurado, Contexto, Damián Gutierrez Sosa, Dr. Melvyn Álvarez Vera, Dr. Pablo Moreno Garibaldi, Dr. Rafael Carrera Espinoza, Dureza del acero, Francisco Javier Romero Álvarez, Ingeniería de materiales, Ismael López Rodríguez, Metalurgia, Programa de Honores, UDLAP, Valeria López López

Este estudio investiga el tratamiento termoquímico de borocarbonitrurado aplicado al acero AISI 1045, con el objetivo de analizar sus propiedades mecánicas, específicamente la dureza. El tratamiento se realizó a 900 y 950°C, con tiempos de exposición de 2, 4 y 6 horas respectivamente. Se obtuvo una dureza de 289 en el material base y una dureza máxima de 435 en el material borocarbonitrurado a 900°C por 6 horas, lo cual resulta en un aumento de dureza del 51%.

Introducción

Los tratamientos termoquímicos cambian las propiedades mecánicas de los materiales, aumentando su resistencia al desgaste [1], corrosión [2] y dureza [3]. El acero 1045 es utilizado en componentes de maquinaria y herramientas [4,5]. Se espera mejorar sus propiedades mecánicas después del tratamiento de borocarbonitrurado, el cual se basa en enriquecer la superficie del material con boro, carbono y nitrógeno a temperaturas de 800-1200°C [8]. Este proceso aumenta la dureza y reduce el coeficiente de fricción [6,7], contribuyendo a una mayor vida útil y eficiencia [9,10].

Metodología

Se realizó el tratamiento de borocarbonitrurado por empaquetamiento en una mufla (Thermo Scientific FD1540M) a distintas temperaturas de 900 y 950°C durante periodos de tiempo de 2, 4 y 6 horas, finalmente se caracterizaron las muestras para el análisis microestructural y mecánico.
El análisis microestructural se hizo con un microscopio óptico (ZEISS STEMI 508).
Se realizaron pruebas de microdureza Vickers (Micromet 6010, BUEHLER), aplicando una carga de 0.05 kg a todas las muestras.

Resultados y discusión

En la Ilustración 1 se puede apreciar la capa tratada de las muestras borocarbonitruradas a 900°C durante 2, 4 y 6 horas respectivamente. En la Ilustración 2, se observa de igual manera la capa tratada de las muestras borocarbunitruradas a 950°C durante 2, 4 y 6 horas respectivamente.

Ilustración 1: Borocarbonitrurado a 900°C a) 2h, b) 4h, c) 6h.

Ilustración 2: Borocarbonitrurado a 950°C a) 2h, b) 4h, c) 6h

En la Ilustración 3 se presenta una gráfica comparativa de durezas de las muestras sometidas a 2, 4 y 6 horas a 900°C en el acero AISI 1045. Se tiene un aumento significativo debido a que se alcanza un valor máximo de 435 con 6 horas de tratamiento, lo cual representa un aumento en la dureza del 51% respecto al material sin tratamiento.

Ilustración 3: Efecto de tratamientos respecto a la dureza 900°C

En la Ilustración 4 se muestra una gráfica comparativa de durezas de las muestras sometidas a 2, 4 y 6 horas a 950°C, en donde se obtuvo una dureza máxima de 390 con 6 horas de tratamiento, esto representa un aumento de dureza del 39% en comparación con el material base.

Ilustración 4: Efecto de tratamientos respecto a la dureza 950°C

Conclusiones

El estudio comparó la caracterización metalográfica y la dureza en un acero AISI 1045 con tratamiento termoquímico de borocarbonitrurado, comprobando que el mejor tratamiento es a 900°C durante 6 horas, demostrando un aumento de dureza del 51% en comparación al material base, en los procesos de difusión se puede esperar que las propiedades mejoren modificando el tiempo y la temperatura. Sin embargo, no siempre se logran mejorar propiedades como la dureza superficial del material base.

Referencias

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