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dc.contributor.advisorDr. Campos Silva, Iván Enrique-
dc.contributor.authorHernández Sánchez, Enrique-
dc.date.accessioned2013-02-18T21:05:16Z-
dc.date.available2013-02-18T21:05:16Z-
dc.date.issued2011-10-13-
dc.identifier.urihttp://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/13124-
dc.descriptionEl presente estudio, evaluó las propiedades mecánicas de las capas Fe2B obtenidas sobre la superficie de un acero AISI 1018, mediante el proceso termoquímico de difusión de boro, utilizando la técnica de empaquetamiento en polvo. El estudio se realizó tanto en la zona pura de las capas, utilizando la técnica de microindentación Vickers, como en las puntas de las aserraciones de la zona de interfase Fe2B/substrato, mediante la técnica de nanoindentación Berkovich. El tratamiento termoquímico se realizó a las temperaturas de 1193, 1143 y 1273 K con tiempos de exposición de 4, 6 y 8 h por cada temperatura. Las capas Fe2B resultantes del proceso de borurización, son aserradas, este tipo de morfología de las capas resultantes, puede ser atribuida a un elevado campo de esfuerzos localizado y distorsiones en la red cristalina Debido a esto, el estudio de las propiedades mecánicas obtenidas en las puntas de las aserraciones de la capa Fe2B, es de gran importancia en el comportamiento de los aceros borurados. El ensayo de microindentación se realizó en la zona pura de la capa utilizando cargas en el rango de 10 a 1000 g y fueron aplicadas a una distancia constante de 50 μm desde la superficie. Esta prueba permite evaluar propiedades mecánicas tales como dureza y tenacidad a la fractura, a través de la medición de las diagonales de la huella de indentación y de las grietas generadas en los vértices de la misma. Por otro lado, el ensayo de nanoindentación, se realizó en las puntas de las aserraciones de la zona de interfase Fe2B/substrato, utilizando un rango de cargas de 10 a 500 mN. El ensayo de nanoindentación por sus características, permitió evaluar las propiedades mecánicas tales como dureza, modulo de elasticidad, esfuerzo de fluencia, plasticidad, etc., en una zona de la capa, en donde la evaluación mecánica mediante otras técnicas resulta muy complicada. Ambos ensayos se realizaron para las diferentes condiciones experimentales de tiempo y temperatura de tratamiento. Los resultados obtenidos en ambos casos muestran que la dureza es altamente dependiente de la carga aplicada, lo que evidencia la presencia del efecto conocido como Efecto de Tamaño de Indentación (ISE, por sus siglas en inglés). La dureza dependiente de la carga fue analizada con cinco modelos empíricos, la clásica Ley de Meyer, la aproximación de Hays y Kendall, el Modelo de Recuperación Elástica (ERM, por sus siglas en inglés), el Modelo de Resistencia Proporcional del Espécimen (PSR, por sus siglas en inglés) y el Modelo Modificado de Resistencia Proporcional del Espécimen (MPSR, por sus siglas en inglés). La dureza real en la zona de interfase Fe2B/substrato y en la zona pura de la capa Fe2B, fue obtenida con cada uno de los modelos, el valor de la dureza fue dependiente de los parámetros experimentales del tratamiento de borurización y de los modelos empleados. Finalmente, la técnica de nanoindentación fue utilizada para estimar el estado de esfuerzos residuales y la tenacidad a la fractura en la zona crítica de interfase Fe2B/substrato, a través de la longitud de las grietas generadas en los vértices de las indentaciones producidas por la técnica de nanoindentación Berkovich. Los resultados indicaron un estado de esfuerzos residuales compresivos en las aserraciones de la capa Fe2B.es
dc.description.abstractThe present study evaluated the indentation size effect on the Fe2B layer at micrometric scale, using the Vickers technique and on the Fe2B/substrate interface, at nanometric scale by mean of the Berkovich nanoindentation technique. First, the Fe2B layers were obtained at the surface of AISI 1018 borided steels by the powder-pack boriding method. The thermochemical treatment was carried out at temperatures of 1193, 1243 and 1273 K with 4, 6 and 8 h of exposure times for each temperature. The boriding of AISI 1018 steel resulted in the formation of saw-toothed Fe2B surface layers. The formation of a jagged boride coating interface can be attributed to the enhanced growth at the tips of the coating fingers, due to locally high stress fields and lattice distortions. For that reason, the evaluation of the mechanical properties at the tips of the boride layer is of great importance in order to understand the behavior of borided steel. In the case of the microindentation, the applied loads were set in the range of 10 to 1000 g, and were applied at 50 μm from the surface, in order to evaluate the hardness of the Fe2B layer. On the other hand, loads in the range of 10 to 500 mN, were employed to characterize the hardness in the tips of the Fe2B/substrate interface at nanometric level, for the different conditions of the boriding process. The results achieved in both cases, showed that the measured hardness depended critically on the applied load, which indicated the influence of the indentation size effect (ISE). The load dependence of hardness was analyzed by mean of five empirical models, the classical power law approach, the Hays/Kendall approach, the Elastic Recovery model, the Proportional Specimen Resistance (PSR) model, and the Modified Proportional Specimen Resistance (MPSR) model. The true hardness in the tips of the Fe2B/substrate interface and in the pure zone of the Fe2B layer was obtained for each model, and the hardness value depended on the boriding parameters and the model adopted. Finally, the nanoindentation technique was used to estimate the state of residual stresses in this critical zone of the Fe2B/substrate interface.es
dc.language.isoeses
dc.subjectPROPIEDADES MECÁNICASes
dc.subjectACEROS BORURADOSes
dc.subjectAISI 1018es
dc.subjectINDENTACIÓNes
dc.titlePROPIEDADES MECÁNICAS DE ACEROS BORURADOS AISI 1018 EVALUADAS POR INDENTACIÓN A ESCALA MICRO Y NANOMÉTRICAes
dc.typeThesises
dc.description.especialidadDOCTORADO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA MECÁNICAes
dc.description.tipoPDFes
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