Análisis microestructural y resistencia al desgaste de un hierro blanco alto cromo aleado con titanio solidificado en diferentes espesores

Abstract

In this research work, the effect of titanium content and the influence of the solidification rate on the properties of high chromium white iron; particularly hardness and wear resistance under dry sliding and single scratch conditions. The nominal chemical composition of the experimental alloys is: 12%Cr, 3%C, 1.5%Mo, 1.5%Ni, 0.5%Si and additions of 1, 3 and 5 wt.% of titanium were undertaken. The experimental alloys were melted in a vacuum induction furnace and cast into wedge metallic molds, ten sections of each ingot were obtained at different thicknesses, with the objective of analyzing the effect of the solidification rate. The experimental alloys were subjected to an austenitic matrix destabilization heat treatment at 900 °C for 30 minutes holding time, and then air cooled to room temperature. The as-cast and heat-treated experimental alloys were characterized by dry sliding wear test under a load of 52.6 N and a sliding distance of 0.3 m/s. Also, single scratch wear test was performed with a speed of 4 mm/s, the load used was 46.9 N and the scratch length was 10 mm. Characterization was carried out by Optical Microscopy (OM), Electronic Scanning Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), optical profilometry and Rockwell C hardness test. In general, the results show a greater volume of TiC carbides [...]

En el presente trabajo de investigación se analiza el efecto del contenido de titanio como elemento aleante y la influencia que tiene la velocidad de solidificación sobre las propiedades del hierro blanco alto cromo; específicamente se estudia la dureza general, la resistencia al desgaste por deslizamiento en seco y desgaste abrasivo mediante ensayo de una sola rayadura. La composición química nominal de las aleaciones experimentales es: 12%Cr, 3%C, 1.5%Mo, 1.5%Ni, 0.5%Si y adiciones de 1, 3 y 5% en peso de titanio, respectivamente. Las aleaciones se fabricaron en un horno de inducción al vacío, utilizando un molde metálico con geometría tipo cuña, se obtuvieron diez secciones de cada lingote en diferente espesor, con el objetivo de analizar el efecto de la velocidad de solidificación. Las aleaciones fabricadas fueron sometidas a un tratamiento térmico de desestabilización de la matriz austenítica, a una temperatura de 900 °C con un tiempo de permanencia de 30 minutos, y posteriormente fueron enfriadas al aire hasta alcanzar la temperatura ambiente. Las aleaciones experimentales tanto en condición de colada como tratadas térmicamente fueron caracterizadas mediante ensayos de desgaste por deslizamiento en seco con una carga de 52.6 N y una distancia de deslizamiento de 1500 metros, la velocidad de deslizamiento utilizada fue de 0.3 m/s. También, se realizaron ensayos de desgaste de una sola rayadura con una velocidad de 4 mm/s, la carga utilizada fue de 46.9 N y la longitud del rayado fue de 10 mm. La caracterización se llevó a cabo por medio de Microscopia Óptica (MO), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Difracción de rayos-X (DRX), perfilometría óptica y ensayos de dureza de escala Rockwell C. En términos generales, los resultados muestran que cuando el contenido de titanio es mayor en la aleación, se produce un mayor volumen de carburos TiC; […]