Comportamiento al desgaste de un acero SAE 1045, templado por inducción posterior a la nitruración iónica : películas delgadas y tratamiento de superficie

Abstract

Los aceros al carbono son ampliamente utilizados en la industria metalmecánica en los componentes de las maquinarias; esto se debe a que se puede mejorar sus propiedades: como obtener alta dureza y tenacidad a un costo aceptable aplicando diferentes técnicas. Un caso particular de esto es el acero AISI 1045. Para incrementar su dureza y resistencia al desgaste se pueden realizar diferentes tratamientos, como por ejemplo, la nitruración por diferentes técnicas, el temple tradicional con posterior revenido, o bien lo más usual es con la técnica de temple superficial por inducción. Estos tratamientos aplicados individualmente no terminan de conformar un buen resultado final, por lo que surge la inquietud de realizar una nitruración, seguida de un temple por inducción para obtener una alta dureza en la superficie del material sobre la estructura nitrogenada del acero. En este trabajo, se estudió el comportamiento al desgaste de las capas nitruradas obtenidas con un tratamiento de nitruración de 15 horas de duración y posterior temple por inducción. Se midió dureza en superficie y perfil en profundidad. Se analizó la microestructura y se evaluó el comportamiento al desgaste mediante ensayos de pin on disk y de erosión. Como resultado de la nitruración se obtuvo una zona modificada formada por una capa de compuestos seguida por una zona de difusión de nitrógeno. Con este tratamiento, la dureza superficial del acero templado y revenido aumentó más del doble y con el temple por inducción posterior, resultó aún superior y además se incrementó la dureza del núcleo. El comportamiento al degaste del acero después del tratamiento combinado de nitruración + temple por inducción resulte mejor que la del acero sólo nitrurado debido al aumento de la dureza superficial y del núcleo que incrementa la capacidad de soporte de carga del sistema y consecuentemente la resistencia al desgaste.

Carbon steels are widely used in machinery components of the metallurgical industry, this is because its properties can be improved, i.e. it is possible to obtain high hardness and toughness at an acceptable cost by applying different techniques. In order to increase the hardness and wear resistance of AISI 1045 steel, different treatments such as nitriding, tempering and quenching, surface induction hardening can be performed. These treatments used individually do not yield the best results, for this reason nitriding + induction hardnening (N+I) were used to obtain high surface hardness on the nitrogen steel structure. In this work, the wear behavior of a nitrided layer obtained by a 15-hour-long nitriding treatment plus induction hardening was studied. Surface hardness and profile depth were measured. The microstructure was analyzed and the wear behavior was evaluated by pin on disk tests. As the result of the nitriding treatment, a modified layer formed by a composite and a diffusion layer was obtained. Surface hardness increased over twice its value with the nitriding treatment and after induction hardening it was even higher and the core hardness also increased. The wear behavior was better in the in the N+I simple than in the other samples, this is not related to not only surface hardness but core hardness which increased the load bearing capacity.