Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
RESUMEN
RECUBRIMIENTOS PVD A DIFERENTES TEMPERATURAS SOBRE ADI
P.J.Semenzato (1) , M.D. Echeverría (2) , O.J.Moncada (2,3) y J.A.Sikora (3)
(1) Estudiante Avanzado Ingeniería Mecánica
(2) Grupo Tecnología Mecánica
(3) División Metalurgia INTEMA
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
J.B. Justo 4302, (B7608FDQ) Mar del Plata, Argentina
E-mail (autor de contacto): mechever@fi.mdp.edu.ar
El empleo de fundiciones de hierro nodular austemperadas (ADI), mantiene un crecimiento sostenido en las
últimas décadas. Su uso para fabricar piezas que requieren altas resistencias al desgaste, fatiga y/o
corrosión, podría acrecentarse mediante la aplicación de recubrimientos duros por PVD.
En este trabajo se realizan recubrimientos con TiN y CrN por el proceso PVD, sobre muestras de ADI de
diferente conteo nodular, austemperadas a 360ºC, variando las temperaturas del proceso. Se caracterizan
los recubrimientos y se analizan los efectos del proceso PVD sobre las propiedades del sustrato de ADI. Las
técnicas empleadas fueron metalografía óptica, DRX, SEM, macrodureza Vickers, microdureza Knoop e
indentación Rockwell.
Los resultados revelan que a temperaturas mayores de 400 ºC, el proceso PVD degrada la microestructura
de ADI, con importante disminución de la cantidad de austenita y alteración de la microdureza de la
matriz. Los espesores y microdureza de los recubrimientos empleados se corresponden con los rangos de
valores reportados en la bibliografía. La adherencia resultó aceptable para todas las condiciones
estudiadas, presentando índices de adherencia HF1 y HF2. No se evidenciaron efectos del conteo nodular
sobre los cambios microestructurales del sustrato, ni sobre las características de los recubrimientos.
Palabras clave: Recubrimientos PVD; ADI; Degradación del sustrato
1 - INTRODUCCIÓN
Las fundiciones esferoidales (FE) han tenido creciente aplicación en la fabricación de piezas de máquinas en
las últimas décadas. Esto se debe a sus ventajosas características frente a los aceros colados y fundiciones
maleables en cuanto a costo de producción, colabilidad y maquinabilidad. Por su parte, la fundición
esferoidal austemperada (ADI), cuya matriz se conoce como ausferrita, puede duplicar la resistencia de la FE
sin mermas significativas en la ductilidad y tenacidad, ampliando su espectro de aplicación a piezas que
deban funcionar bajo exigentes condiciones de servicio [1,2,3]. La FE en piezas de pequeño espesor se
caracteriza por su importante aumento del conteo nodular [4].
Con la aplicación de tratamientos superficiales podrán satisfacerse las crecientes demandas de orden
económico y tecnológico, de seguridad y ecología, que requieren del material la combinación de diversas
propiedades tales como alta resistencia y tenacidad, con elevadas resistencias a la fatiga, al desgaste y a la
corrosión. La aplicación de recubrimientos “duros” por CVD (Chemical Vapor Deposition) o PVD (Physical
Vapor Deposition), entre otros procesos, constituyen una tecnología “limpia” debido a la ausencia de
residuos, y además detentan una ventajosa relación costo/valor agregado del producto.
Los recubrimientos más utilizados son los cerámicos, por ejemplo: nitruro de titanio (TiN), carbonitruro de
titanio (TiCN), nitruro de titanio y aluminio (TiAlN), y nitruro de cromo (CrN). En distinto grado, y
dependiendo de la aplicación funcional de la superficie, permiten aumentar varias veces la vida útil de las
piezas o herramientas. Sus características: elevada dureza, presencia de tensiones residuales compresivas,
bajos coeficiente de fricción y rugosidad, promueven aumentos de la resistencia al desgaste, a la fatiga y a la
corrosión, además de satisfacer aspectos estéticos en algunos casos.
Una variable determinante en la selección del proceso de deposición sobre materiales tratados térmicamente
es la temperatura. Mayor temperatura, favorece la formación y crecimiento de la capa depositada, pero a
riesgo de degradar la microestructura y propiedades del sustrato. El proceso de deposición PVD se
caracteriza por el relativamente bajo rango de temperaturas (200 a 500 ºC) de trabajo, haciéndolo propicio
para materiales tratados térmicamente y particularmente para ADI [5,6,7].
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