Crecimiento de fases nitruradas en hierro puro ARMCO obtenidas por el proceso de nitruración en polvo

M.  Elias-Espinosa; M.  Ortiz-Domínguez; I.  Campos-Silva; D.  Sánchez-Campos; O.A.  Gómez-Vargas; A.  Cruz-Avilés; M.A.  Abreu-Quijano; A.  Arenas-Flores; E.  Cardoso-Legorreta

doi:10.29057/aactm.v2i2.9869

M. Elias-Espinosa Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey https://orcid.org/0000-0002-0055-6012
M. Ortiz-Domínguez Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo https://orcid.org/0000-0003-4475-9804
I. Campos-Silva Instituto Politécnico Nacional https://orcid.org/0000-0002-7377-2146
D. Sánchez-Campos Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo https://orcid.org/0000-0002-3514-849X
O.A. Gómez-Vargas Instituto Tecnológico de Tlalnepantla https://orcid.org/0000-0003-3310-6605
A. Cruz-Avilés Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo https://orcid.org/0000-0003-0455-1646
M.A. Abreu-Quijano Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
A. Arenas-Flores Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo https://orcid.org/0000-0002-2997-4234
E. Cardoso-Legorreta Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo https://orcid.org/0000-0003-2893-2064

DOI: https://doi.org/10.29057/aactm.v2i2.9869

Palabras clave: Nitruración, Modelo de Difusión, Energía de activación, Tiempo de incubación, Tratamiento Termoquímico

Resumen

El presente trabajo estudia el crecimiento de las capas de nitruros de hierro generadas por el proceso de nitruración en polvo, sobre la superficie de un hierro puro Armco. El tratamiento termoquímico de nitruración en polvo consiste en un polvo rico en nitrógeno (CaCN₂), con el que se cubren las piezas que se desean endurecer empleando la técnica de empaquetamiento en caja. Las variables utilizadas en este estudio fueron: cuatro valores de temperatura (773, 798, 823 y 848 K) con cinco tiempos de tratamiento (2, 4, 6, 8 y 12 h) y tres relaciones activador/polvo rico en nitrógeno (0.20, 0.25 y 0.35). Empleando las ecuaciones de balance de masa en las interfaces de crecimiento ɛ-Fe₂N_1- _y/γ´-Fe₄N_1-x y γ´-Fe₄N_1-x/Fe, se determinó la movilidad del boro en la superficie del substrato (D_t:_-_F_e2N1-y y D_y'_-_F_e4N1-x ), considerando la influencia de los tiempos de incubación para cada fase de crecimiento (t^t:^-^F^e²^N¹^-^y y t^y^'^-^F^e⁴^N¹^-^x). Para validar el modelo de difusión propuesto, el valor simulado para los espesores de las capas ɛ-Fe₂N_1-y y γ´-Fe₄N_1-x se comparó con un valor experimental respectivamente. La morfología de las capa fue observada a través de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopía Óptica. Las fases ɛ-Fe₂N_1-y y γ´-Fe₄N_1-x fueron identificadas por el método de difracción de rayos X.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Citas

1. LÓPEZ, L. D., OROZCO, P. Estudio de Propiedades Físicas Superficiales de Acero 4140 nitrogenado con plasma. Revista Colombiana de Física, 1993, (25), p. 31-40.
2. MEDINA-FLORES, A., ARGANIS, C., SANTIAGO, P., OSEGUERA, J. Electrochemicals corrosion tests of an AISI-SAE 4140 steel nitride by post-discharge microwave plasma. Surface & Coatings Technology, 2004, (188-189), p. 140-145.
3. MEDINA-FLORES, A., OSEGUERA, J., SANTIAGO, P., ASCENSIO, J.A. Structural analysis of AISI-SAE 4140 steel nitrided by post-discharge microwave. Surface & Coatings Technology, 2004, (188-189), p. 7-12.
4. MOO-CHIN, WANG, CHIEN, C. Y., NAN-CHUNG, W. Grain growth and electric properties of liquid phase sintered AlN ceramics with CaCN2 additives. Materials Science and Engineering, 2003, (343), p. 97-106.
5. Calcium cyanamide and aminoguanidine from urea and calcium oxide. The art and science of amateur experimentalism, 2010 [viewed 7 August 2015] Available from: http://www.sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=14267
6. FRAGUELA, A., CASTILLO, F., OSEGUERA, J. Formas de representación del transporte de nitrógeno atómico en el sistema Fe-N: Estudio del estado estacionario en un proceso de
nitruración post-descarga. Revista Mexicana de Física, 2010, 56(5), p. 363-377.
7. ROY, U. Phase boundary motion and polyphase diffusion in binary metal-interstitial systems. Acta Metallurgica, 1968, (16), p. 243-253.
8. CAVALIEREA, P., ZAVARISEA, G., PERILLOB, M. Modeling of the carburizing and nitriding processes. Computational Materials Science, 2009, 46(1), p. 26-35.
9. ELIAS, Milton. Caracterización mecánica y cinética de crecimiento de fases nitruradas obtenidas por el proceso de nitruración en polvo. Tesis Doctorado. IPN, 2013.
10. ORTIZ-DOMÍNGUEZ, M., FLORES-RENTERIA, M. KEDDAM, M., ELIAS-ESPINOSA, M., DAMIÁN-MEJÍA, O., ALDANA-GONZÁLEZ, J., ZUNO-SILVA, J., MEDINAMORENO, S., GONZÁLEZ-REYES, J. Simulation of growth kinetics of Fe2B layers formed on gray cast iron during the powder-pack boriding. Materiali in tehnologije / Materials and technology, 2014, 48(6), p. 905-916.
11. SOMERS, M., MITTEMEIJER, E. Layer-growth kinetics on gaseous nitriding of pure iron: Evaluation of diffusion coefficients for nitrogen in iron nitrides. Metallurgical and Materials
Transactions, 1995, 26(1), p. 57-74.
12. BELMONTE, T., GOUNÉ, M., MICHEL, H. Numerical modeling of interstitial diffusion in binary systems. Application to iron nitriding. Materials Science and Engineering, 2001, (302), p. 246-257.
13. Du, H., Agren, J. Gaseous nitriding iron: evaluation of diffusion data of N in γ' and ε phases. Zeitschrift für Metallkunde, 1995, 86(8), p. 522-529.