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Título : ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL DE UNA ALEACION BASE Fe-Cr-Ni: CINETICA DE CRECIMIENTO Y CARACTERIZACION MECANICA DE CAPAS BORURADAS
Autor : DR. CAMPOS SILVA., IVÁN ENRIQUE
ING. BRAVO BARCENAS., OMAR ALFONSO
Palabras clave : ALEACION BASE Fe-Cr-Ni
CAPAS BORURADAS
Fecha de publicación : 25-jun-2010
Resumen : The growth kinetics and fracture toughness of the FeB and Fe2B iron boride layer has been evaluated in this study on Fe-Cr-Ni steel surfaces. The boron diffusion coefficient of the borided phase was calculated with the second Fick’s law and with the mass balance equation at the growth interphases, considering that borided layers obey the parabolic growth law. Also, four models considering the Palmqvist type cracking regime were employed for the evaluation of the fracture toughness on boride layers. The paste boriding process was carried out at temperatures of 850, 900, 950 and 1000 ºC, with exposure times of 2, 4, 5, 6, 8 and 10 h, using 4 mm of boron carbide paste thickness at the surface of the samples. FeB and Fe2B monolayer with a saw-toothed morphology at the growth interphase was obtained due to the absence of alloying elements, such as Cr, Ni, Mo, V, W, in the substrate and a low boron potential at material surface. The mechanical characterization of the borided layers was carried out in two stages: the first, consisted of determining the influence of the experimental parameters (time and temperature treatment) in the FeB and Fe2B phase hardness; Knoop micro-hardness tests were carried out at a 1.9 N constant load modifying the micro-indentation distances from the surface as a function of the thickness of the borided layers and the diagonal size impression. On the other hand, in the second stage, the fracture toughness was experimentally determined by means of induced-fracture indentation using the Palmqvist type cracking, with samples boronized at a constant time of 8 h for each of the treatment temperatures, and varying micro-indentation distances and applied loads in 1.9, 2.9, 4.9, and 9.8 N.
Descripción : En el presente trabajo se avalúa la cinética de crecimiento así como la determinación del modulo de Young (E) en las fases obtenidas en una aleación base Fe-Cr-Ni sometida el tratamiento de borurización. El coeficiente de difusión del boro en las fases boruradas se determino empleando un modelo matemático que describe la evolución de crecimiento de las fases de boruros de hierro a través de la solución fundamental de la primera ley de Fick y las ecuaciones de balance de masa en las interfaces de crecimiento. El modelo asume que la difusión del boro se realiza unidireccionalmente, el crecimiento de los boruros obedece la ley de crecimiento parabólico y se consideran los tiempos de incubación de las fases boruradas sobre la superficie de los especímenes. También se utilizo la técnica de microindentacion Knoop para la determinación del modulo de Young (E). El método de endurecimiento superficial se realizo por borurización en polvo. La obtención de las fases Fe2B y FeB se llevo a cabo a temperaturas de 1123, 1173, 1223 y 1273 K con tiempos de 2, 4, 6, 8 y 10 h por cada temperatura empleando un contenedor en donde se colocaron los especímenes en polvo ekabor (aproximadamente con 76 Wt % boro) se introducían a una mufla convencional. Este tipo de aleaciones son ampliamente utilizadas en la industria alimenticia (contenedores, sellos mecánicos) también se emplean en implantes médicos. Debido a que con este tratamiento se mejoran propiedades mecánicas tales como la resistencia al desgaste, a la corrosión y abrasión es por eso el interés de realizar dicho estudio. Para la caracterización mecánica se utilizo la técnica de microindentacion knoop para encontrar el modulo de Young (E) de las fases obtenidas mediante el tratamiento, esta técnica se aplico en los especímenes de las temperaturas de 1173, 1223 y 1273 K con tiempos de 6, 8 y 10 h indentando en las fases Fe2B y FeB homogéneas para obtener el modulo de Young en cada una de las fases.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/13127
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