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Title
Análisis del efecto del tratamiento superficial por láser en la microestructura, dureza y desgaste del hierro nodular ferrítico
Subject
672
Tecnología
Aleaciones de hierro
Lásers - Aplicaciones industriales
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020
Las fundiciones de hierro son aleaciones metálicas con carbono precipitado en
forma de grafito. Tratamientos térmicos son empleados con frecuencia para alterar sus
propiedades mecánicas, según las solicitaciones del sistema en que se emplean. Entre
estos, actualmente ha cobrado importancia el tratamiento térmico superficial por láser
(LSE), debido a la alta localización y rápida solidificación de la zona irradiada.
El objetivo de esta tesis es determinar experimentalmente los alcances del
tratamiento de LSE sobre muestras de fundiciones de hierro nodular (NCI) de matriz
ferrítica, a partir de distintos parámetros de potencia y velocidad de escaneo del láser. Para
este fin, se realiza una caracterización de la microestructura, la composición, la dureza y
la resistencia al desgaste de una muestra sin alterar (as – cast), y se compara con los
resultados obtenidos sobre ejemplares modificados por 4 tratamientos diferentes de LSE.
Se aprecian cambios significativos en la microestructura en los casos de LSE a bajas
velocidades. La matriz se transforma en una red de dendritas de ledeburita/martensita con
placas de cementita. El contenido de carbono (C) aumenta por la difusión de este elemento
hacia la superficie, mientras que el porcentaje de silicio (Si) disminuye, lo cual se explica
como la reducción del principal elemento estabilizador de la fase de grafito.
Con respecto a las propiedades mecánicas, las fases constituyentes de la estructura
dendrítica incrementan la dureza a nivel superficial y en una profundidad correlativa al
tamaño de la zona transformada por el láser (HAZ). Sin embargo, la resistencia al desgaste
se ve disminuida, probablemente por el efecto de la oxidación de la superficie al ser
sometida a una transformación a altas temperaturas.
Finalmente, se sugiere un tratamiento a potencia de 3 kW y velocidad de 570
mm/min para asegurar una estructura homogénea y de alta dureza, además de pulir las
superficies para disminuir la rugosidad y eliminar residuos en su superficie, o utilizar un
gas protector para prevenir la oxidación. Como futuras líneas de investigación, se puede
realizar un análisis económico de la implementación del LSE, y desarrollar un modelo
térmico – microestructural que pueda ser calibrado a partir de estos resultados.
forma de grafito. Tratamientos térmicos son empleados con frecuencia para alterar sus
propiedades mecánicas, según las solicitaciones del sistema en que se emplean. Entre
estos, actualmente ha cobrado importancia el tratamiento térmico superficial por láser
(LSE), debido a la alta localización y rápida solidificación de la zona irradiada.
El objetivo de esta tesis es determinar experimentalmente los alcances del
tratamiento de LSE sobre muestras de fundiciones de hierro nodular (NCI) de matriz
ferrítica, a partir de distintos parámetros de potencia y velocidad de escaneo del láser. Para
este fin, se realiza una caracterización de la microestructura, la composición, la dureza y
la resistencia al desgaste de una muestra sin alterar (as – cast), y se compara con los
resultados obtenidos sobre ejemplares modificados por 4 tratamientos diferentes de LSE.
Se aprecian cambios significativos en la microestructura en los casos de LSE a bajas
velocidades. La matriz se transforma en una red de dendritas de ledeburita/martensita con
placas de cementita. El contenido de carbono (C) aumenta por la difusión de este elemento
hacia la superficie, mientras que el porcentaje de silicio (Si) disminuye, lo cual se explica
como la reducción del principal elemento estabilizador de la fase de grafito.
Con respecto a las propiedades mecánicas, las fases constituyentes de la estructura
dendrítica incrementan la dureza a nivel superficial y en una profundidad correlativa al
tamaño de la zona transformada por el láser (HAZ). Sin embargo, la resistencia al desgaste
se ve disminuida, probablemente por el efecto de la oxidación de la superficie al ser
sometida a una transformación a altas temperaturas.
Finalmente, se sugiere un tratamiento a potencia de 3 kW y velocidad de 570
mm/min para asegurar una estructura homogénea y de alta dureza, además de pulir las
superficies para disminuir la rugosidad y eliminar residuos en su superficie, o utilizar un
gas protector para prevenir la oxidación. Como futuras líneas de investigación, se puede
realizar un análisis económico de la implementación del LSE, y desarrollar un modelo
térmico – microestructural que pueda ser calibrado a partir de estos resultados.
Creator
Catalán Salas, Néstor Andrés
Date
2020-11-13T12:27:44Z
2020-11-13T12:27:44Z
2020
Contributor
Celentano, Diego J.
Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Rights
acceso abierto
Format
xii, 99 páginas
application/pdf
Language
es
Type
tesis de maestría
Identifier
10.7764/tesisUC/ING/48235
https://doi.org/10.7764/tesisUC/ING/48235
https://repositorio.uc.cl/handle/11534/48235