Efecto de la temperatura de carbonitruración líquida en el acero AISI 1045 sobre la dureza superficial, resistencia al desgaste y resistencia al impacto

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Date
2024-03
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Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
En esta investigación se estudió el efecto de la temperatura de carbonitruración en el acero AISI 1045 sobre la dureza superficial, resistencia al desgaste y resistencia al impacto. Se experimentó con probetas según norma ASTM E-18 para el ensayo de dureza, probetas según norma ASTM G-77 para el ensayo de desgaste y probetas según norma ASTM E 23-98 para el ensayo de impacto. En el procedimiento experimental, las temperaturas de carbonitruración en estudio fueron 780, 820, 860, 900 y 940ºC con un tiempo de permanencia de 3 horas y revenidos a 200ºC por 1 hora. Además, se utilizó como medio difusor en el proceso de carbonitruración líquida: 30% NaCN, 40% Na2CO3 y 30%NaCl. Los resultados obtenidos muestran un incremento de la dureza superficial y la resistencia al desgaste con el aumento de la temperatura de carbonitruración desde 780ºC hasta 860ºC, y luego, disminuye ligeramente para temperaturas de carbonitruración de 900 y 940ºC. La resistencia al impacto disminuye conforme aumenta el tiempo de carbonitruración debido al aumento del espesor de capa carbonitrurada. Un análisis adicional con respecto al espesor de capa (X), ésta aumenta con el incremento de la temperatura obedeciendo a la Segunda Ley de Fick. Se concluye que para el acero AISI 1045 carbonitrurado en las condiciones de estudio, los mejores valores de las propiedades mecánicas analizadas fue para probetas carbonitruradas a 860ºC por 3 horas, templados en agua y revenidos a 200ºC por 1 hora. Los resultados obtenidos fueron contrastados con un análisis estadístico, con un nivel de confianza del 95% donde se muestra la confiabilidad del estudio realizado.
In this research, the effect of carburizing temperature on AISI 1045 steel was investigated in terms of surface hardness, wear resistance, and impact strength. Specimens were prepared in accordance with ASTM standards: ASTM E-18 for hardness testing, ASTM G-77 for wear testing, and ASTM E 23-98 for impact testing. During the experimental procedure, carburizing temperatures of 780°C, 820°C, 860°C, 900°C, and 940°C were examined, with a holding time of 3 hours and subsequent tempering at 200°C for 1 hour. The carburizing process employed a liquid diffusing medium composed of 30% NaCN, 40% Na2CO3 and 30% NaCl. The results obtained indicate an increase in surface hardness and wear resistance with rising carburizing temperature from 780°C to 860°C. However, these properties slightly decrease for carburizing temperatures of 900°C and 940°C. Impact strength diminishes as the carburizing time increases due to the growth in the thickness of the carburized layer. Further analysis concerning the layer thickness (X) reveals that it increases as the temperature rises, following Fick's Second Law. It can be concluded that, for AISI 1045 steel carburized under the studied conditions, the most favorable mechanical property values were achieved with specimens carburized at 860°C for 3 hours, quenched in water, and subsequently tempered at 200°C for 1 hour. The obtained results were subjected to statistical analysis at a confidence level of 95%, demonstrating the reliability of the conducted study.
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Keywords
TECHNOLOGY::Chemical engineering::Metallurgical process and manufacturing engineering::Metallurgical process engineering
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