Facultad Regional Concep. del Uruguay
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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 Estudio de la resistencia al desgaste del acero AISI 1045 nitrurado y nitrocarburado por plasma(2014-10-21) Regis, Matías Sebastián; Schierloh, Gonzalo José; Brühl, Sonia PatriciaLos aceros al carbono son muy utilizados en la fabricación de componentes de maquinarias donde se requiere mediana resistencia mecánica y tenacidad a bajo costo ya que son endurecibles mediante un tratamiento térmico de temple y revenido, sin perder maquinabilidad. Para mejorar más aún sus propiedades mecánicas y aumentar su resistencia al desgaste, se los puede someter a diferentes tratamientos de endurecimiento superficial como son la nitruración y la nitrocarburación iónica. Ambas son técnicas de difusión asistidas por plasma, aplicadas con éxito para endurecer aceros mediante la difusión de nitrógeno, o bien carbono y nitrógeno dentro del material. En este trabajo se presentan los resultados del AISI 1045 nitrurado y nitrocarburado por plasma. Se midió dureza superficial y en el núcleo, se analizó la microestructura por microscopia óptica y por difracción de Rayos X, y se realizaron ensayos de desgaste en una máquina pin-on-disk con y sin lubricación. En las probetas nitrocarburadas se obtuvo una dureza algo mayor que en las nitruradas, y una profundidad de penetración también superior. Además el espesor de la capa nitrocarburada fue 4 veces mayor que la capa nitrurada. Sin embargo, la resistencia al desgaste en el ensayo sin lubricación, utilizando una carga de 1N resultó mejor en la muestra nitrurada. Al trabajar con una carga de 2 N, aunque la diferencia de volúmenes desgastados es menor, sigue presentando un mejor comportamiento la muestra nitrurada. En los ensayos lubricados, la muestra nitrurada presentó una leve mejora (aproximadamente 3%, teniendo en cuenta los errores de medición) en el comportamiento tribológico con respecto a la nitrocarburada.Item Estudio de la erosión y la corrosión en AISI 420 recubierto con DLC soft, con y sin nitruración previa(2017-08-17) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Moreira, Ramiro Damián; Silva, Kevin DanielLos aceros inoxidables martensíticos tienen múltiples aplicaciones donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales se pueden utilizar recubrimientos tipo DLC (Diamond Like Carbón). Estos presentan problemas de adhesión cuando son depositados sobre sustratos metálicos; por esta razón, un tratamiento previo de nitruración podría resultar conveniente. En este trabajo se analizo el comportamiento a la erosión y corrosión de muestras de AISI 420 recubiertas con DLC Soft por PACVD (Plasma Assisted ChemicalVapour Deposition) templadas y revenidas (muestras recubiertas) y nitruradas (muestras dúplex). También se determino como afecta un tratamiento de nitrurado previo en los resultados. La micro estructura de la capa nitrurada y de los recubrimientos se analizo mediante microscopia óptica y SEM. Los recubrimientos se caracterizaron por Espectroscopia Raman y EDS. Se midio dureza superficial de las muestras. La adhesión fue evaluada con Scratch Test e Indentacion Rockwell C. Se realizaron ensayos de corrosión potenciostáticos y de erosión. Los resultados de este ultimo se compararon con los obtenidos para muestras templadas y revenidas, y nitruradas. El espesor del recubrimiento fue de 25 um y la capa nitrurada de 17 um. La dureza del recubrimiento fue de 828 HV y la capa nitrurada de 1040 HV. En los ensayos de Scratch Test y de indentación, la nitruración previa mejoro la adhesión. Se observo una mejora en el comportamiento a la corrosión en las muestras dúplex. Esto esta vinculado a la cantidad y tipo de defectos que presentan los recubrimientos. En cuanto a los ensayos de erosión, las muestras solo recubiertas y dúplex presentaron unos comportamientos similares al de las muestras solas nitruradas debido a que parte del recubrimiento se desprendió durante el ensayo.Item Characterization of DLC coatings over nitrided stainless steel with and without nitriding pre-treatment using annealing cycles(2019-04-02) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Czerwiec, Thierry; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús; Ghafoor, Naureen; Rogström, Lina; Odén, Magnus; Brühl, Sonia PatriciaAmorphous hydrogenated diamond-like carbon (DLC) coatings were deposited using plasma assisted chemical vapour deposition (PACVD) on precipitation hardening (PH) stainless steel. Plasma nitriding has been used as pre-treatment to enhance adhesion and mechanical properties. Chemical and mechanical properties of DLC coatings are dependent on the hydrogen content and so on the relation between sp3 /sp2 bondings. The bondings and the structure of the DLC film change with temperature. In this work, a study of the thermal degradation and the evolution of the mechanical properties of DLC coatings over PH stainless steel have been carried out, including the effect of an additional nitrided layer. Nitrided and non-nitrided steel samples were subjected to the same coated in the same conditions, and they were submitted to the same thermal cycles, heating from room temperature to 600 C in several steps. After each cycle, Raman spectra and surface topography measurements were performed ◦ and analyzed. Nanohardness measurements and tribological tests, using a pin-on-disc machine, were carried out to analyze variations in the friction coefficient and the wear resistance. The duplex sample, with nitriding as pre-treatment showed a better thermal stability. For duplex sample, the coating properties, such as adhesion, and friction coefficient were sustained after annealing at higher temperatures; whereas it was not the case for only coated sample.Item Comparación del comportamiento al desgaste de un acero AISI 1045 nitrurado y seguido de un temple por inducción(2016-10) Schierloh, Gonzalo José; Regis, Matías Sebastián; Charadía, Raúl; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia PatriciaSe estudió el comportamiento al desgaste del acero AISI1045 con un tratamiento de nitruración iónica y posterior temple por inducción. Se midió dureza en superficie y perfil en profundidad. Se analizó la microestructura y evaluó el comportamiento al desgaste. Como resultado de la nitruración se obtuvo una zona formada por una capa de compuestos seguida por una zona de difusión de nitrógeno. La dureza superficial del acero templado y revenido aumentó en un 50% y, con el temple por inducción posterior, resultó aún superior con incremento en la dureza del núcleo. El comportamiento al desgaste resultó mejor que la del acero sólo nitrurado, debido al incremento de la capacidad de soporte de carga del sistema.Item Tribological and corrosion Behavior of Duplex Coated AISI 316L using plasma based ion implantation and deposItion(2020) Vaca, Laura Silvia; Quintana, Juan Pablo; Vega, Daniel; Márquez, Adriana Beatriz; Brühl, Sonia PatriciaThe implementation of a duplex process, which combines plasma nitriding with hard coatings obtained by cathodic arc, on stainless steel substrates has faced adhesion problems that affected the wear and corrosion behavior of the treated surfaces. One variation of the cathodic arc process, which could improve the adhesion, is its combination with plasma ion implantation. This work presents results of the wear and corrosion behavior of duplex TiTiN bilayer coatings obtained by cathodic arc deposition combined with ion implantation (PBII&D) on plasma nitrided AISI 316L stainless steel In order to compare the application of PBII&D in duplex processes against conventional cathodic arc deposition, other two types of samples were obtained; one group of samples was coated using the same experimental device with the substrate at floating potential and the other one with a commercial PVD system. The coatings were characterized by SEM, XRD, and nanoindentation. The adhesion was evaluated by the Scratch Test and Rockwell C indentation. The wear resistance was analyzed by the pin-on-disk test and the corrosion behavior was evaluated by means of anodic polarization tests in NaCl solution, as well as by the Salt pray Fog Test. The PBII&D bilayer coatings showed better adhesion while the commercial PVD TiN coatings presented the smallest wear volume loss, but the delamination inside and around the track evidenced adhesion problems. Corrosion resistance was improved in all coatings benchmarked against nitride substrates, but PBII&D processes offered better protection.