Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item Recubrimientos DLC depositados sobre acero AISI 4140 para mejorar su resistencia al desgaste deslizante y abrasivo(2024-08-09) Delfín, Francisco Andrés; Brühl, Sonia Patricia; Heim, DanielLos recubrimientos DLC son ampliamente usados y reconocidos debido a su muy bajo coeficiente de fricción, alta dureza, estabilidad química y resistencia a la corrosión. Sin embargo, cuando se los deposita sobre aceros blandos, como los utilizados para elementos de máquina, presentan problemas de adhesión que comprometen sus buenas propiedades. Al realizar un pretratamiento de nitruración iónica sobre la superficie del acero, se obtiene un gradiente de dureza que ayuda a soportar mejor las solicitaciones y distribuir las cargas de una forma adecuada para que no se produzca un desprendimiento abrupto1. En este trabajo, se depositaron tres recubrimientos DLC diferentes sobre acero AISI 4140 nitrurado y sin nitrurar, para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste deslizante y abrasivo. El primero es un recubrimiento a-C:H grueso depositado mediante PA-CVD utilizando un equipo de Rübig en Austria, mientras que el segundo es una variante dopada con silicio (a-C:H:Si) obtenido con los mismos parámetros2. El tercero es un recubrimiento multicapa con DLC como top-layer depositada mediante PVD-PEMS en Tantal SRL, Córdoba. Consiste en una capa de anclaje de CrN, una capa gradiente y luego a-C:H:Cr. La caracterización se realizó mediante SEM, Raman y DRX. Se obtuvieron las propiedades mecánicas mediante nanoindentación. El comportamiento tribológico se evaluó con Pin-on-Disk y se realizaron ensayos de abrasión según la norma ASTM G65. La estructura de los recubrimientos es una combinación de enlaces sp2 y sp3 con alto nivel de desorden. El coeficiente de fricción estuvo entre 0,05 y 0,2, con el mejor resultado para el a-C:H, que también presentó las menores tasas de desgaste deslizante, junto al a-C:H:Cr sobre sustrato previamente nitrurado. El dopaje con Si mejoró notablemente la resistencia al desgaste abrasivo, al igual que el dopaje con Cr, aunque el pretratamiento de este último fue fundamental para obtener buenos resultados.Item Comportamiento a desgaste y a la corrosión del acero AISI 420 nitrurado y nitrocarburado de corta duración(2024-08-09) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Regis, Matías Sebastián; Carmona, Aníbal Emilio; Charadía, Raúl; Brühl, Sonia PatriciaLos aceros inoxidables martensíticos son utilizados ampliamente en la industria donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. La ingeniería de superficies ha desarrollado diferentes técnicas de modificación superficial como la nitruración o la nitrocarburación asistida por plasma. Si bien hay estudios sobre esta temática, no hay abundante información sobre tratamientos superficiales en aceros martensíticos como AISI 420. Para lograr ahorro de energía y mayor eficiencia, se pueden diseñar tratamientos de corta duración y temperaturas más altas. El objetivo de este trabajo es estudiar el comportamiento al desgaste y a la corrosión de muestras de acero inoxidable martensítico AISI 420 nitrurado y nitrocarburado por plasma mediante tratamientos de corta duración. Las condiciones de nitruración estudiadas fueron: 420oC, 5hs (N420,5); 420oC, 6 hs (N420,6); 440 oC, 2 hs (N440); y de nitrocarburación 440oC, 2 hs (NC440). Se analizó la microestructura por DRX y SEM, se realizaron ensayos de pin on disk y electroquímicos para evaluar el comportamiento al desgaste y a la corrosión respectivamente. Con respecto a los resultados, en todos los tratamientos se obtuvo una zona modificada que corresponde a una solución sólida de nitrógeno/carbono en la red martensítica con algunos nitruros o carbonitruros para la nitruración o nitrocarburación respectivamente. El espesor de las capas modificadas fue de 10 μm aproximadamente y la dureza superior a 1200 HV para todos los tratamientos siendo mayor para la muestra N440. Las muestras tratadas presentaron mejor resistencia al desgaste que el acero solo templado y revenido el mejor rendimiento para la muestra N440. Con respecto a la resistencia a la corrosión, la muestra NC440 tuvo el potencial de corrosión más noble y presentó una región cuasipasiva, este comportamiento podría estar vinculado tanto al espesor de la capa como a la presencia de nitrocarburos.Item Evaluación de comportamiento al desgaste y a la corrosión de AISI 316L nitrocarburado por plasma.(edUTecNe, 2024-10-08) Mendelevich, Ariana; Dalibón Bähler, Eugenia LauraLos aceros inoxidables austeníticos se caracterizan por tener un buen comportamiento a la corrosión e integridad mecánica frente a ambientes agresivos, debido a su elevado contenido de cromo y níquel. Dentro de los tratamientos de modificación superficial asistidos por plasma, la nitrocarburación es un proceso donde la difusión de nitrógeno y carbono se da sobre la superficie del acero, formando una capa superficial constituida por carbonitruros, nitrógeno y carbono en solución sólida que mejora el rendimiento del material base. El objetivo de este trabajo es analizar y comparar el comportamiento al desgaste y a la corrosión de dos grupos de muestras de acero AISI 316L nitrocarburadas a 430°C durante 4 horas en un plasma de nitrógeno-hidrógeno, utilizando barras de grafito como precursor sólido de carbono. Se realizaron dos tipos de tratamientos: una nitrocarburación tradicional con tensión en las muestras (direct glow) y en las barras, mientras que en el segundo caso las muestras quedaron a potencial flotante (after glow). Para analizar los resultados se midió el espesor de la capa afectada por el tratamiento mediante microscopia óptica, de donde se obtuvieron valores de (5.1 ± 0.5) μm and (6.2 ± 0.3) μm para las muestras con after glow y direct glow, respectivamente. A su vez, se midió la dureza en la superficie utilizando un indentador Vickers, con cargas de 25 y 50 gramos. El comportamiento al desgaste fue evaluado por medio de ensayos Pin-on-Disk y a la corrosión mediante ensayos electroquímicos en una solución de NaCl al 3,5%. Como resultado de los ensayos realizados fue posible determinar que las muestras tratadas con direct glow presentaron mayor dureza y significativamente mejor comportamiento al desgaste que las muestras tratadas con after glow. Por otro lado, las muestras de after glow mostraron mejores resultados en los ensayos de corrosión.Item Estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión de recubrimientos PVD de AlCrN depositados sobre AISI 4140 nitrurado y sin nitrurar(edUTecNe, 2024-10-08) Chaldain, Tomás Agustín; Romero, Víctor Mario; Maskavizan, Ana Justina; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEl acero AISI 4140 es ampliamente usado en la fabricación de piezas complejas debido a sus propiedades mecánicas que lo distingue, a pesar de sus deficientes propiedades tribológicas y resistencia a la corrosión. Para contrarrestar esto se pueden emplear recubrimientos cerámicos como AlCrN. Este tipo de recubrimiento ternario mejora la resistencia a la oxidación, su estabilidad térmica y resistencia al desgaste. Este estudio presenta resultados sobre la adhesión (indentación Rockwell C y scratch test), comportamiento al desgaste (pin-on-disk) y resistencia a la corrosión (ensayos potenciodinámicos) de una capa de AlCrN depositada sobre acero AISI 4140 sin tratar y endurecido mediante nitruración iónica (tratamiento dúplex). El recubrimiento, denominado comercialmente ALCRONA PRO, fue depositado mediante Physical Vapor Deposition (PVD) por arco catódico en la empresa Oerlikon Balzers, Argentina. El tratamiento de nitruración se hizo en un equipo industrial de la empresa IONAR S.A. La profundidad de penetración del tratamiento fue de aproximadamente 250 μm, logrando una durezasuperficial de 7,3 GPa. El espesor del recubrimiento fue de aproximadamente 3,1 μm con una dureza de 30,6 GPa. En los ensayos de adhesión, el acero nitrurado y recubierto alcanzó mejores resultados en comparación al no nitrurado. Frente a una carga estática aplicada, la adhesión del tratamiento dúplex se pudo clasificar como HF1, mientras que, la solo recubierta como HF5, acorde a la norma VDI 3198. En el ensayo dinámico, también el acero con tratamiento dúplex presentó un mejor comportamiento a mayores cargas. En lo que respecta al desgaste, tanto para el recubrimiento depositado sobre el acero nitrurado como sin nitrurar, se obtuvieron tasas de desgaste similares, mucho menores a la del sustrato. En cuanto a la corrosión, si bien la muestra dúplex presentó un mejor comportamiento, este depende de la cantidad y el tipo de defectos del recubrimiento independientemente del sustrato.Item Estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión de distintos recubrimientos DLC depositados sobre acero AISI 4140.(edUTecNe, 2024-10-08) Romero, Lucas Emanuel; Maskavizan, Ana Justina; Delfín, Francisco AndrésUnodelosacerosdemediaaleaciónmásutilizadosenlafabricacióndeelementosdemáquinases el AISI 4140 que, si bien posee excelentes propiedades mecánicas, es relativamente blando y no esresistente a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales,se suelen usar diferentes métodos como los tratamientos superficiales y los recubrimientos, entre los cuales está la deposición de carbono amorfo o Diamond-like Carbon (DLC). Dependiendo de la aplicación en particular, puede optarse por utilizar un tratamiento de modificación superficial previo o incluso agregar dopantes al mismo recubrimiento durante el proceso de deposición para optimizar su desempeño. En este trabajo, se estudió el comportamiento a la corrosión y la abrasión de un recubrimiento DLC hidrogenado y un DLC hidrogenado dopado con Silicio. Estos recubrimientos fueron depositados utilizando un equipo PA-CVD sobre un sustrato de acero AISI4140 con y sin tratamiento previo de nitruración iónica. Su resistencia al desgaste abrasivo fue ensayada bajo norma ASTMG65(rueda de goma y arena seca) con cargas de 65N y 130N y un recorrido total 1400 metros. En cuanto al comportamiento frente a la corrosión, se realizaron ensayos electroquímicos de polarización anódica, utilizando un potenciostato, una celda electroquímica con solución de NaCl al 3,5%, un electrodo auxiliar de platino y un electrodo de referencia de calomel saturado. Como resultados de los ensayos realizados se pudo observar que las muestras con el recubrimiento DLC+Si tuvo mejor desempeño que el DLC en los ensayos de abrasión, mientras que la nitruración previa mejoró la resistencia a la abrasión de ambos recubrimientos. Del mismo modo, en cuanto a los ensayos de corrosión, se obtuvo una mejor respuesta de las probetas nitruradas y recubiertas con DLC+Si.Item Evaluación de la resistencia al desgaste abrasivo y a la corrosión de fundiciones de alto cromo tratadas térmicamente(2024-08-09) Bur, Emmanuel; Guitar, María AgustinaLas fundiciones de alto cromo (High Chromium Cast Irons, HCCI) son materiales muy utilizados en industrias como la minería y el bombeo de lodos en la extracción de petróleo debido a su resistencia a la abrasión, impacto y corrosión en entornos agresivos. El excelente comportamiento de estas fundiciones se debe a la combinación de carburos eutécticos (CE) y carburos secundarios (CS) dentro de una matriz resistente, lograda mediante tratamientos térmicos específicos que optimizan la distribución y estabilidad de los carburos. Desestabilización de la microestructura es el tratamiento más empleado en este tipo de materiales, permitiendo la precipitación de CS. La temperatura y tiempo utilizados durante el tratamiento determinarán el tamaño y fracción de CS, como así también la fracción de martensita y austenita retenida (AR) formados durante el enfriamiento. Estudios previos demostraron el óptimo comportamiento frente al desgaste (deslizamiento reciprocante) de HCCI desestabilizados por cortos tiempos. En contraste, tiempos más largos permiten precipitar una mayor fracción de CS resultando en un incremento de la dureza. En este trabajo se evalúa la respuesta al desgaste abrasivo de un HCCI conteniendo 26 %Cr en tres condiciones diferentes, conteniendo variable cantidad de CS, AR, y martensita: as-received, desestabilizado por cero y noventa minutos. Se observó una mejora en la resistencia al desgaste abrasivo en las muestras tratadas térmicamente, donde el material con mayor fracción de CS y mayor dureza mostró la mejor respuesta. El efecto de la cantidad de cromo en la aleación (16 %Cr y 26 %Cr) en el comportamiento frente a la corrosión se evaluó mediante ensayos electroquímicos utilizando una solución de NaCl al 3,5% y niebla salina en una solución de NaCl al 5%, con una duración de 100 horas. Adicionalmente, el efecto del tiempo de desestabilización en la resistencia a la corrosión se evaluó con un ensayo de inmersión (NaCl al 3,5%) durante 10, 100, y 250 horas. Tal como se esperaba, el material con menor contenido de Cr mostró mayor corrosión, incluso luego de solamente 10 horas de inmersión. Adicionalmente, el tratamiento térmico parece tener un rol determinante en la resistencia a la corrosión, tal como se vió en las muestras con 26 %Cr donde el material con mayor cantidad de CS demostró tener una mayor resistencia.Item Análisis de microestructura y comportamiento a la corrosión de un acero inoxidable martensítico nitrurado y nitrucarburado asistido por plasma(2023-09-08) Munar, Lautaro; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEn el presente trabajo se estudió el comportamiento a la corrosión de un acero inoxidable martensítico DIN 1.4021, templado, nitrurado y nitrocarburado, durante 2 h, a dos temperaturas distintas: 420 °C y 440 °C. Se observaron las capas en un microscopio óptico. Se realizaron ensayos de microdureza. Se analizó la microestructura por difracción de rayos X. Y se realizaron ensayos de corrosión de niebla salina y potenciodinámicos. En el análisis de microestructura de las capas por DRX, se detectaron picos de “martensita expandida” (α’N ), de la fase ε-Fe 2-3 N y de la fase γ’-Fe 4 N en las muestras nitruradas y las muestras nitrocarburadas presentan cementita (Fe 3 C). Las muestras tratadas a 440 °C presentaron mayor espesor de capa y un mejor comportamiento a la corrosión.Item Desarrollo de recubrimientos que aumenten el rendimiento al desgaste y a la corrosión en componentes de acero usadas en la industria del gas y petróleo(2023-04-26) Maskavizan, Ana JustinaEn numerosas ocasiones, los materiales utilizados en piezas metálicas presentan óptimas propiedades en volumen, pero, las superficies no siempre cumplen con los requisitos impuestos por la aplicación. Entre las metodologías existentes para la modificación superficial, se destacan las técnicas asistidas por plasma, que incluyen tratamientos de difusión y aplicación de recubrimientos. En los primeros se modifica la composición de la superficie mediante la interacción entre gases reactivos y el sustrato, generando un cambio gradual en las propiedades, en el segundo se depositan uno o más materiales distintos al sustrato, provocando una modificación abrupta de las propiedades. Los fenómenos de desgaste y corrosión producen el deterioro acelerado de las piezas metálicas, siendo especialmente severo en la industria del gas y petróleo. Estas fallas, generalmente, inician en defectos de las capas más externas del material. Por lo tanto, el estado de la superficie resulta crucial para determinar la vida útil y la calidad de las piezas. Esta tesis tiene como objetivo diseñar procesos que combinen técnicas de difusión con deposición de recubrimientos PVD sobre componentes de acero empleados en la industria de los hidrocarburos para mejorar su resistencia al desgaste y la corrosión. Los recubrimientos cerámicos depositados por PVD por arco catódico mejoran significativamente las propiedades superficiales de las piezas mecánicas. Estos procesos consisten en una descarga de alta corriente entre dos electrodos inmersos en una cámara de vacío que provoca la evaporación del cátodo generando un plasma metálico. Si se inyecta un gas reactivo en la cámara los iones pueden combinarse y formar compuestos, como óxidos, carburos o nitruros. Sin embargo, la adhesión de los recubrimientos duros a aceros blandos suele ser deficiente debido a que los materiales no sufren deformaciones de igual magnitud, lo cual representa una falla crítica. La combinación de recubrimientos con tratamientos de difusión, como nitruración en los denominados tratamientos dúplex mejora la adhesión y provee un soporte mecánico. Se ha estudiado el efecto de la nitruración previa en el comportamiento de recubrimientos de CrN depositados sobre acero AISI 4140 [1]. Los resultados obtenidos permiten concluir que la adhesión mejora al aplicar un tratamiento de difusión previo a la deposición.Item Aceros inoxidables nitrurados y recubiertos : comportamiento al desgaste y a la corrosión(2023-04-24) Dalibón Bähler, Eugenia LauraLos objetivos del trabajo son: Diseñar procesos en forma individual o combinada que permitan mejorar el comportamiento a la fricción, al desgaste y a la corrosión. Comprender los cambios microestructurales que se producen en los aceros tratados. Determinar las condiciones óptimas del tratamiento previo que asegure mejor rendimiento mecánico y adhesión de los films.Item Estudios tribológicos y de resistencia a la corrosión de recubrimientos T/TICNX1-X sobre AISI 4140 nitrurado(2022-05-02) Quintana, Juan Pablo; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Farina, Silvia Beatriz; Lamas, Diego Germán; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana BeatrizEn este trabajo se crecieron recubrimientos de base titanio en presencia de nitrógeno y/o acetileno con una intercapa de Ti empleando un equipo de arco catódico. Se empleó como sustrato acero AISI 4140 templado, revenido y nitrirado iónicamente. Se estudió la estructura cristalina de los recubrimientos mediante difracción de rayos X. Se evaluó la resistencia al desgaste y el coeficiente de fricción con ensayos de pink on disk. la corrosión fue evaluada mediante ensayos potenciodinámicos en una solución de cloruro de sodio.