Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
INFLUENCIA DE LA MICROESTRUCTURA INICIAL
EN LA CAPA NITRURADA POR PLASMA DE UN ACERO AISI 420
W. Tuckart 1 , G. F. Cabeza 2 , P. B.Bozzano 3
1 Departamernto de Ingeniería - Universidad Nacional del Sur
Avd. Alem 1253, (8000), Bahía Blanca, Argentina.
2 Departamento de Física - Universidad Nacional del Sur
Avd. Alem 1253, (8000), Bahía Blanca, Argentina
3 Deparatamento de Materiales, CNEA-CAC,
Av. Gral Paz 1499 (B1650KNA), San Martín, Pcia Bs As., Argentina.
RESUMEN
En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en la caracterización de las capas nitruradas
producidas por nitruración con plasma en acero AISI 420 con distintas temperaturas de revenido. Un grupo
de ejemplares de este acero fueron templados revenidos a 400ºC, mientras que otro también templado y
revenido a 670 ºC. Posteriormente ambos grupos de probetas fueron nitruradas por plasma durante 20 hs a
400 ºC en una mezcla de gases de 25%N2/75%H2.
La morfología de la matriz y los precipitados producidos en las capas nitruradas fueron analizados
utilizando técnicas de Microscopía Electrónica de Transmisión. Las fases presentes fueron caracterizadas a
través de Difracción de Rayos X y los resultados obtenidos, correlacionados con Difracción de área selecta.
Además, mediante microanálisis dispersivo en energías de Rayos X se obtuvieron perfiles de concentración
de Fe, Cr y N, que se cotejaron con perfiles de microdureza Vickers efectuados desde la superficie hacia el
sustrato. Presentamos los resultados obtenidos en muestras nitruradas a distinta temperatura de revenido
previo, los cuales muestran diferencias significativas de concentración máxima de N y de tamaño de celda
unitaria, en particular de la fase martensita nitrogenada. Se propone además un valor de energía de
activación a través del análisis de espesores medidos en función del tiempo de nitrurado.
Palabras Claves: Nitrurado por plasma, AISI 420, TEM.
1. INTRODUCCION
Los aceros inoxidables martensíticos AISI 420 son ampliamente empleados en diversas industrias, debido a
la posibilidad de alcanzar alta resistencia mecánica, en ambientes moderadamente agresivos.
En aplicaciones en las que se involucra alguna forma de desgaste, es de interés obtener piezas u órganos de
máquinas con alta dureza superficial, pero manteniendo cierta tenacidad en el núcleo de la pieza. Por ese
motivo, varios autores han analizado la formación de capas nitruradas en este acero [1-4].
En la elección de las temperaturas de tratamiento de nitruración, debe tenerse en cuenta que los aceros
inoxidables martensíticos AISI 420 presentan una notoria pérdida de tenacidad durante el ciclo de revenido
postemple en una región de temperaturas que se localiza entre 480 y 570 ºC [5,6]. Hasta la actualidad, las
características de los precipitados promovidos durante la nitruración, así como las condiciones
microestructurales de las capas nitruradas, no han sido profundamente analizadas.
El objetivo de esta investigación es identificar las características de las capas nitruradas, formadas por
nitruración iónica por plasma de acero inoxidable AISI 420, a diversas temperaturas de revenido previo
mediante diversas técnicas entre las que se destaca el Microanálisis Dispersivo en Energía de Rayos X
(EDS) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Transmisión (TEM).
2. EXPERIMENTAL
Para este propósito fueron construidos testigos a partir de probetas de forma anular de 40 mm de diámetro y
2.7 mm de espesor de acero AISI 420 con la siguiente composición porcentual en peso (wt%): 0.42 C%,
13.89 Cr%, 0.75 Mn%, 0.33 Si%, 0.0027 P%, 0.0098 S% y Fe en balance.
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