Desgaste de recubrimientos duros Fe-Cr-C, obtenidos a partir de ferroaleaciones, con adiciones de niobio y óxido de lantano.

Abstract

En la presente investigación se desarrollaron varias aleaciones para revestimiento duro, a base de ferroaleaciones, con adición de niobio y oxido de lantano (tierra rara), por el proceso de soldadura manual de arco metálico protegido (SMAW) con la técnica de colocación previa. El objetivo principal de la tesis fue la evaluación de la influencia de la adición de niobio y óxido de lantano en las características microestructurales, dureza, microdureza y desgaste seco deslizante. Para la elaboración de recubrimientos duros se usaron ferroaleaciones como: Fe- 39.6Cr-5.4C; Fe-66Nb y La2O3 en polvo. Se elaboraron tres grupos de recubrimientos, Fe-Cr-C, Fe-Cr-C-Nb y Fe-Cr-C-Nb con adición de óxido de lantano. El contenido de niobio experimentado fue de 1.5 y 3.2 por ciento en peso, mientras que el óxido de lantano se añadió en tres niveles: 2, 5 y 7 % en peso. La aleación Fe-14Cr-1.9C, se empleó como referencia en el estudio. El trabajo experimental se realizó en tres etapas: la elaboración del recubrimiento duro Fe-Cr-C, la incorporación de niobio y la adición de óxido de lantano. La composición química de las aleaciones obtenidas para recubrimientos duros se obtuvo por espectrometría de emisión óptica, la caracterización microestructural se realizó por microscopía óptica y microscopio electrónico de barrido (SEM) equipado con espectrómetro de energía dispersiva (EDX), el cual se usó para la identificación de los elementos químicos en la microestructura y evaluación de la composición química semicuantitativa de las fases. La evaluación del porcentaje de área de matriz y carburos se hizo mediante el Software ImageJ. Para la evaluación de la resistencia al desgaste seco deslizante de los recubrimientos duros se usó una máquina de desgaste tipo Pin on Disc (ASTM G99). El diámetro del pin de desgaste fue de 6 mm y longitud de 20 mm, el pin de desgaste fue el recubrimiento duro a evaluar, el cual se mantuvo rotando contra un disco de acero de III dureza HRC 63, pulido hasta 0.5 Ra de rugosidad. Las pruebas se hicieron con dos cargas, 7 y 10 kgf, y una velocidad de deslizamiento de 1.67 m/s. El desgaste se midió por la técnica de pérdida en peso con la ayuda de una balanza electrónica digital con precisión de hasta 0.1 mg. Las perdidas en peso se evaluaron cada 500 m de deslizamiento, hasta completar una distancia total de deslizamiento de 2500 m. Los resultados de las pruebas de desgaste se presentan en función de la pérdida de volumen, mm3 y la velocidad de desgaste, g/km. Finalmente, se hizo una comparación del desgaste presentado por los recubrimientos experimentados y se hizo un breve análisis del mecanismo de desgaste.