Resumen

El comportamiento de nitruración del acero aleado tratado térmicamente se llevó a cabo en dos muestras de varios diámetros. Se investigó la influencia de las condiciones de nitruración en el espesor y la dureza de la capa nitrurada. Los barriles cilíndricos perforados se templaron y posteriormente se templaron. La nitruración por plasma se realizó a 500°C durante 6 horas con una mezcla de H2 y N2 en un aparato de nitruración por plasma. La presión se cambió a 4 y 6 mbar. La microestructura y las propiedades mecánicas de las capas nitruradas se caracterizaron mediante espectrometría óptica, microscopía láser y pruebas de dureza. La profundidad de la nitruración también se estimó utilizando perfiles de microdureza de sección transversal. Los resultados de los experimentos mostraron que el proceso de nitruración con plasma es aplicable a las cavidades. La dureza superficial del material se incrementó significativamente. Las mediciones han demostrado que la presión del proceso de nitruración con plasma tiene una influencia notable en la profundidad de la nitruración en las cavidades, las superficies planas y en la longitud de la nitruración dentro de las cavidades, es decir, la distancia de la boca.

1. Introducción

Los aceros de aleación se han utilizado generalmente en la industria armamentística por su alta dureza y resistencia. La baja resistencia a la corrosión limita a veces su aplicación industrial. El proceso de nitruración por plasma es adecuado para el tratamiento de la superficie de los cañones de armas de pequeño calibre debido a dos ventajas: la mejora de las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión. Las propiedades de las capas de nitruración con plasma no dependen sólo de los parámetros de la nitruración, como la duración, la temperatura, la presión, el voltaje y el potencial de nitrógeno, sino que también dependen de los elementos formados por el nitrógeno [1-4]. El objetivo de la presente investigación fue estudiar la creación de capas nitruradas en el interior de los barriles de pequeño calibre con un diámetro de 8 mm. Este estudio trata de las propiedades mecánicas de las capas de nitruración en la superficie de las muestras planas y en el interior de las cavidades [4, 5]. La otra tarea era estudiar la longitud de la nitruración en la cavidad, es decir, la distancia desde la boca del barril como se indica en la Fig. 1.

La composición química del acero se verificó para elementos químicos seleccionados por los métodos GDOES/Bulk y QDP en el espectrómetro LECO SA 2000 [6]. La microestructura fue evaluada por el microscopio confocal láser Olympus OLS 3000. El espesor y la microdureza de las capas nitruradas por plasma se midieron por el método de prueba de microdureza de acuerdo con la norma DIN 50190

7] en el probador automático de microdureza LECO LM 247 AT. La dureza universal se midió a 100 N en el durómetro universal Zwick ZHU 2.5 [8]. Finalmente, se compararon las capas creadas en dos entornos de nitruración diferentes.

2. Experimental

Las barras de acero 32CrMoV12-10 en estado no tratado fueron perforadas con diámetros de 8 mm. Muestras de la longitud de 500 mm fueron tratadas térmicamente de acuerdo con Tab. 1.

La microdureza de las muestras de material tratado fue de 600 HV 0,05.  La nitruración con plasma se aplicó en el horno PN 60/60 RÜBIG según la tabla. 2. La carga consistió en 2 barriles cilíndricos de pequeño calibre que fueron nitrurados con plasma a la presión de 4 y 6 mbar durante 6 horas.​

• Materias:Transferencia térmica Resistencia de materiales Difusión Acero
• Subjects:Heat transfer Strength of materials Diffusion Steel
• Palabras claves:Nitruración por plasma, capa nitrurada, dureza universal, longitud de la nitruración
• Keywords:Plasma nitriding, nitrided layer, universal hardness, length of nitriding