Influencia del tiempo de nitruración iónica Sobre el perfil de dureza y variación microestructural del acero aisi 4340

Abstract

En el presente trabajo se investigó la influencia del tiempo de nitruración por plasma en el rango de 5 a 20 horas, sobre la dureza superficial, el perfil de dureza de la sección transversal, la microestructura y la profundidad de capa efectiva en probetas de acero AISI 4340 nitruradas a temperatura de 480°C. El proceso de nitruración por plasma se desarrolló en las instalaciones de la empresa de tratamientos térmicos de TRATAR PERU. Las muestras evaluadas fueron maquinadas (cilindradas y refrendadas), a una pulgada de diámetro y una pulgada de longitud. Los datos de microdureza Vickers fueron tomados siguiendo la norma ASTM E384-99, el mayor valor de dureza encontrado fue de 1557 HV0.01 para un tiempo de nitruración de 20 horas. En las curvas de perfil de dureza el mayor valor para la profundidad de endurecimiento alcanzado fue 326 m luego de 20 horas de tratamiento. La microdureza en el núcleo después del tratamiento de nitruración se mantuvo en el rango de 450 - 454 HV0.01. Las mediciones de dureza se realizaron en el durómetro LECO LMV-50V. El ensayo metalográfico en las probetas nitruradas se realizó con el microscopio Carl Zeiss Axio Observer Z1m siguiendo la norma ASTM E3-01. La capa nitrurada formada alcanzó un valor de hasta 10.13 m para el tiempo de 20 horas. Además de la capa compuesta se observó la formación de una zona de difusión de nitruros por debajo de la capa compuesta originada por la difusión de nitrógeno luego del tratamiento. La formación de capa compuesta y zona de difusión demostraron un cambio en la microestructura del acero en estudio. La dureza superficial, profundidad de endurecimiento y espesor de capa nitrurada se incrementaron al realizar un tratamiento de nitruración iónica de hasta 20 horas a 480°C con una relación de gases N2/H2 de 1/1. El análisis estadístico de los datos correspondió a pruebas “t” de student, por comparación por pares, de la cual se determinó, la no diferencia significativa entre repeticiones y la diferencia significativa entre los diferentes niveles de estudio.