EFECTO DEL DIÁMETRO Y PROFUNDIDAD DE AGUJEROS EN LAS

M.C.G. CALAHONRA, D. A. EGIDI, H. SVOBODA, P. CORENGIA

Santiago de Chile

Congreso; Jornadas CONAMET/SAM'06; 2006

Sociedad Chilena de Metalurgia y Materiales

El tratamiento de nitruración iónica es un proceso ampliamente utilizado en aceros aleados para mejorar las propiedades del material; tales como la dureza superficial, resistencia al desgaste, vida a la fatiga y resistencia a la corrosión. Sin embargo, los cambios geométricos en los componentes pueden producir durante el proceso de nitruración diversos efectos sobre el comportamiento del plasma, como variaciones locales del campo eléctrico, efecto de cátodo hueco, etc., que afectan entre otros factores la temperatura local y por lo tanto la cinética del proceso, generando variaciones en los espesores de capa de compuestos y zona de difusión, perfil de microdureza, entre otros. Estas heterogeniedades limitan la efectividad del proceso de nitruración por plasma, donde el control y reproducibilidad de la modificación superficial son de alto interés. El objetivo del presente trabajo es estudiar el efecto de la geometría de las piezas tratadas mediante nitruración iónica, estudiando en particular el efecto de los orificios. En este sentido se busca comprender los mecanismos actuantes y predecir la evolución de la capa dentro de agujeros. Sobre probetas cilíndricas de acero AISI 4140 en condición de templado y revenido se mecanizaron una serie de orificios de distintos diámetros y profundidades. Los diámetros analizados fueron 2, 4, 6, 10 y 12 mm, mientras que las profundidades estudiadas fueron 3, 8 y 15 mm, con lo que se obtuvieron 15 configuraciones distintas. Las muestras fueron nitruradas por plasma DC-Pulsado en un reactor industrial, usando una mezcla de 75% H2 – 25% N2, durante 15 horas a una temperatura de 500º C. Las probetas nitruradas se caracterizaron sobre cortes transversales mediante microscopía óptica y electrónica de barrido y perfiles de microdureza Vickers, midiéndose los espesores de capa blanca y zona de difusión en la pared y base de los orificios. Los resultados obtenidos muestran que las dimensiones de los agujeros efectuados en un acero AISI 4140 tienen una gran influencia en la uniformidad y continuidad de la capa blanca y zona de difusión, y en los perfiles de microdureza. Asimismo, se determinaron “diámetros críticos” de agujeros, por debajo de los cuales, la capa nitrurada se desarrolla en forma incompleta, observándose sólo hasta determinadas profundidades de las paredes laterales del agujero y sin apreciarse modificación en la base del mismo. Además, se obtuvieron expresiones empíricas que permiten predecir la influencia de los agujeros (diámetro y profundidad) en el espesor de la capa nitrurada y el perfil de microdureza. Estos resultados presentan un gran interés tecnológico debido a que permiten estimar el efecto de la presencia de orificios en la nitruración de componentes mecánicos.