Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item Wear and corrosion behaviour of AISI 420 stainless steel coated with AlCrN(2024-09-24) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia; Izquierdo Pérez, Javier; Souto Suárez, Ricardo ManuelMartensitic Stainless steels are high strength materials used in many industrial applications where a god resistance to wear and corrosion is required, such as blades, shears and cutting tools, valves in the oil and gas, automotive and aerospace components, surgical instruments, among others. To increase even more wear resistance AISI 420 coated by PVD AlCrN is studied in severe wear conditions, simulated in lab as pin on disk with a high hertzian pressure and abrasive tests in ASTM G65. Corrosion was studied in a chloride solution by polarization and impedance tests. The coating was analyzed also in adhesion and hardness using Rockwell C indentation test and nanoindentation. In all tests the performance was compared with an ion nitrided material, another kind of plasma process, in this case a diffusion process, suitable for large components. The coating reached almost 3 microns width and the nitrided case, 10 microns. The substrate hardness was around 5 GPa, the nitrided case reached 18 GPa and the coating 45 GPa. In the pin on disk test against alumina, 10 N load and 500 m, the coefficient of friction was 0.6 in the coated sample, 0.8 in the nitrided sample and the untreated material, but in the mass loss, the difference was much bigger. One order of magnitude less between each other. In the abrasive test with 130 N load, the nitrided sample failed and only the coating passed the test with almost no damage, and mass loss undetectable. The coatings exhibited different corrosion behaviours. Nitriding led to a higher polarization resistance, smaller passivity current and more positive pitting potential that bare steel, evidencing enhanced passivation [1]. But the AlCrN coating showed more active corrosion potential and two orders of magnitude higher currents in the anodic range due to pinholes that prevent sealing the metal. Abrasive testing did not modify the corrosion characteristics of the coated material.Item Análisis del comportameinto al desgaste del acero AISI 420 nitrurado y nitrocarburado por plasma(edUTecNe, 2024-08-08) Chaparro, Nicolás Alfredo; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEl acero inoxidable martensítico AISI 420 es usado en aplicaciones que requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Los tratamientos de nitruración y nitrocarburación asistidos por plasma mejoran las propiedades superficiales a bajas temperaturas y con menor impacto ambiental que los tradicionales. En estos procesos, el nitrógeno y/o carbono difunden en la superficie del material, quedando en solución o formando compuestos. La capa modificada permite endurecer el material y mejorar su resistencia al desgaste y a la corrosión. En este trabajo, se evaluó el comportamiento al desgaste de muestras de acero AISI 420 nitruradas y nitrocarburadas por plasma donde el parámetro que se modificó fue el tiempo on en relación con el tiempo total (25% y 33%). Las muestras fueron tratadas a 440°C durante dos horas, en una atmósfera de 50% de H2 y 50% de N2 para la nitruración y de 48% de H2, 48% de N2 y 4% de CH4 para la nitrocarburación. Los tratamientos se llevaron a cabo en la Universidad Técnica de Freiberg (Alemania). Se observaron las capas modificadas mediante MO y se determinó su espesor. Se evaluó el comportamiento al desgaste mediante ensayos de Pin On Disk y abrasivo según la norma ASTM G65. El espesor de las capas modificadas fue mayor en las probetas nitruradas y nitrocarburadas con mayor tiempo on, alcanzando 12 μm y 12,6 μm respectivamente. A partir de los resultados, se determinó que en los ensayos de POD que las muestras con mayor tiempo on tuvieron un mejor comportamiento al desgaste y las muestras nitrocarburadas con 33% on tuvieron un rendimiento 41% mejor que las nitruradas con ese mismo tiempo on. En los ensayos de desgaste abrasivo, las probetas con mayor tiempo on tuvieron un mejor rendimiento, pero no hubo diferencia significativa entre las muestras nitruradas y nitrocarburadas.Item Comportamiento al desgaste y corrosión del acero inoxidable martensítico AISI 420 nitrurado y nitrocarburado por plasma en procesos de corta duración(2024-12-18) Munar, Lautaro; Puente, Gustavo; De Carli, Aníbal Carlos; Dalibón Bähler, Eugenia Lauradebido a su versatilidad, ya que puede ser fabricado de distintas formas y con variadas composiciones químicas, lo que le otorga diversas propiedades mecánicas y aplicaciones. Dentro de este grupo, los aceros inoxidables martensíticos se emplean cuando se requieren buenas propiedades mecánicas, aunque su resistencia a la corrosión es inferior a la de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. Esto se debe a la formación de carburos de cromo durante el temple y revenido, los cuales disminuyen el cromo libre necesario para formar una capa pasivante protectora. Para mejorar las propiedades mecánicas sin comprometer su resistencia a la corrosión, la Ingeniería de Superficies se dedica a investigar y desarrollar tratamientos superficiales. Este proyecto de investigación se enfoca en el estudio de los procesos de nitruración y nitrocarburación asistidos por plasma aplicados a un acero inoxidable martensítico DIN 1.4021, utilizando tres temperaturas diferentes de proceso 400, 420 y 440 oC durante 2 horas, con el objetivo de mejorar sus propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Se observaron las capas tratadas con microscopia óptica y se determinó su espesor. Se utilizó la difracción de rayos X (DRX) para analizar las fases formadas en la superficie del acero posteriormente a los tratamientos. Se realizaron mediciones de dureza en superficie y en profundidad. En cuanto al comportamiento tribológico, se llevaron a cabo ensayos de desgaste tipo Pin-on-Disk según la norma ASTM G99, de abrasión por un cuerpo utilizando el Scratch Test según norma ASTM G171-03 y de abrasión con rueda de goma-arena según norma ASTM G65-94. Además, se realizaron ensayos de corrosión tales como la prueba de pasivación con gota de sulfato de cobre, ensayo de niebla salina y ensayos potenciodinámicos para evaluar la resistencia a la corrosión en ambientes corrosivos. La dureza superficial aumentó 2,5 veces con respecto a la muestra patrón y la profundidad de penetración fue de 20 μm en las muestras tratadas a 420 y 440 °C. La muestra nitrurada a 440°C tuvo un espesor de capa de 15,4 ± 0,5 μm. En los ensayos de desgaste, en general todas las muestras mostraron mejoría con respecto a la muestra patrón, se destacan las dos muestras tratadas a 440 °C, nitruradas y nitrocarburadas, pues lograron menores pérdidas de volumen y masa durante los ensayos. En cuanto a los ensayos de corrosión, en el ensayo de niebla salina desarrollaron una combinación de corrosión general y por picado, siendo la muestra nitrurada a 440 °C la que menos área corroída tuvo. Mientras que en el ensayo de potenciodinámico se destacó la muestra nitrocarburada a 440 oC al mostrar una zona cuasi-pasiva, mayor potencial de corrosión y menor cantidad de pits de corrosión. Los resultados obtenidos muestran una mejora significativa en la dureza y resistencia al desgaste de las muestras tratados mediante nitruración y nitrocarburación y una moderada mejora en el comportamiento a la corrosión comparado con el acero sin tratar. Estos resultados demuestran que estos tratamientos de corta duración aplicados al acero inoxidable martensítico DIN 1.4021 son efectivos para mejorar sus propiedades superficiales.Item Comparación de propiedades tribológicas de recubrimientos de TiAIN depositados en acero martensítico AISI 420 mediante PVD por arco catódico y magnetron sputtering(2023-09-08) Fleitas, Franco Emanuel; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEn el presente trabajo se compararon las propiedades tribológicas de dos recubrimientos de TiAlN depositados sobre acero martensítico AISI 420 mediante PVD, uno de ellos por arco catódico y el otro por Magnetrón Sputtering. Se midió el espesor de recubrimiento con un microscopio óptico, se realizaron ensayos de desgaste mediante Pin-on-disk y se evaluó su adhesión mediante ensayos de scratch test e indentaciones Rockwell C. Los resultados indicaron que el recubrimiento realizado mediante la técnica de PVD por arco catódico respondió de mejor manera tanto al desgaste como a la adhesión.