Efecto de la adición de manganeso y aluminio en la microestructura y resistencia al desgaste de un hierro blanco alto cromo

Abstract

The present research work develops the study of the effect of the addition of manganese and aluminum on the microstructure and wear resistance of high chromium white iron. The study of four high-chromium white iron alloy systems, which will be modified with the addition of 20% by weight of manganese and 3% aluminum, improving the wear resistance of the alloys. Samples were prepared for the analysis in as-cast and heat-treated of the four alloys manufactured, subsequently, they were analyzed by optical and scanning electron microscopy this with the purpose of detecting the phases present in the microstructure, and the distribution within the material. Sliding wear test based on G77 standard were undertaken, using two different loads, the behavior of each sample was evaluated, to later be analyzed through optical profilometry, finally were made Rockwell hardness and Vickers microhardness test as-cast and heat-treatment conditions. The results were obtained were with the addition of Al only low temperature microstructures and high hardness in as-cast condition. On the other hand, with the addition of Mn high temperature microstructure are obtained, Mn additions also played an important role in inhibiting the fracture of the samples during the deformation. For the wear test, it can be observed that both alloys with Mn additions and after heat treatment the lost volume is decreased.

En este trabajo se estudió el efecto de la adición de manganeso y aluminio en la microestructura y la resistencia al desgaste de un hierro blanco alto cromo. Se plantea el estudio de cuatro sistemas de aleación base hierro blanco alto cromo, la cual se modificará con la adición del 20% en peso de manganeso y 3% aluminio, esperando como resultado mejorar la resistencia al desgaste de las aleaciones. Se prepararon muestras para su análisis en condiciones de colada y después de ser tratadas térmicamente de las cuatro aleaciones fabricadas. Las muestras, fueron analizadas mediante microscopia óptica, electrónica de barrido, con el objetivo de detectar las fases presentes en la microestructura, y así mismo la distribución dentro del material. Se realizaron ensayos de desgaste por deslizamiento los cuales se llevaron a cabo con la norma ASTM G77, utilizando dos cargas diferentes se evaluó el comportamiento de cada una de las aleaciones, para posteriormente ser analizadas mediante ensayos de perfilometría óptica, con lo cual se cuantificará el volumen desgastado. Por último, se llevaron a cabo ensayos de dureza Rockwell y microdureza Vickers en condiciones de colada y después de tratamiento térmico. Obteniendo como resultados que con la adición de Al solamente se obtienen microestructuras de baja temperatura ya que este elemento baja la templabilidad, así como la adición de Mn se obtiene las microestructuras de alta temperatura. En el caso de los ensayos de desgate se puede observar que ambas aleaciones que contienen la adición de Mn y posterior al tratamiento térmico se obtiene una disminución del volumen perdido.