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Desempeño tribológico de la austenita expandida (fase S) obtenida mediante nitruración por plasma de un acero inoxidable 304

Authors
Publisher
Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela
Publication Date
Keywords
  • Nitruración Iónica Por Descarga Luminiscente
  • Austenita Expandida
  • Desgaste
  • Capa Blanca
  • Fase S

Abstract

Muestras de acero inoxidable 304 se nitruraron durante 30 min y 40 min, respectivamente, a una temperatura de 400° C en una cámara empleando el método de descarga incandescente. Se utilizó una fuente de corriente directa pulsada, a 400V y 100Hz, y un ambiente gaseoso con una relación de N2/H2 de 1:4. Cuando el periodo de nitruración fue de 30 minutos, se obtuvo sólo una fase de austenita expandida (fase-S) en la superficie modificada. Para un tiempo de nitruración de 40 minutos se observó, además de la austenita expandida, la presencia de los compuestos de Fe4N y CrN incipientes en la zona más externa de la superficie. Se examinó la profundidad de nitruración empleando técnicas de microscopía electrónica de barrido (MEB). Tanto los ensayos para determinar la microdureza de las superficies nitruradas, así como los estudios realizados por MEB revelaron la presencia de una misma profundidad de nitruración (~24 µm) que resultó ser la misma para los dos tiempos de nitruración. Se determinó que la dureza de la fase-S, alrededor de 1500 HK0,025, es 5 veces mayor a la del acero sin nitrurar. Se midió el comportamiento ante el desgaste y las características de fricción de las superficies obtenidas mediante el ensayo de desgaste deslizante bajo la configuración bola-sobre-disco a temperatura ambiente y sin lubricación, usando bolas de alúmina de 6 mm de diámetro. Se empleó una velocidad de 0,1m.s-1, una carga de 5N y una distancia de deslizamiento de 1 km. Se encontró un coeficiente de fricción promedio de 0.7 para los pares tribológicos acero nitrurado/bola de alumina, identificándose un mecanismo de desgaste abrasivo en todos los casos. La determinación de los volúmenes de desgaste indica una mejora de casi 4600% en la resistencia al desgaste del material nitrurado comparado con el acero sin nitrurar. Los resultados se han explicado tomando en consideración los cambios microestructurales que tiene lugar durante el proceso de nitruración iónica.

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