Influencia de la microestructura en el comportamiento tribológico de carburos cementados (WC-Co) borados

Influence of microstructure in the tribological behavior of cemented carbides (WC-Co) boronized

En este trabajo se analiza la evolución microestructural y su influencia en el comportamiento tribológico de carburos cementados WC-Co modificados superficialmente mediante un tratamiento termoquímico de borado. El borado superficial de las muestras se realizó mediante el método de boración por polvos sólidos. La caracterización microestructural y tribológica consistió en la observación de la capa borada, y la determinación de propiedades tales como la microdureza superficial y la resistencia al desgaste en muestras boradas y no boradas. Los ensayos de desgaste se realizaron según configuración “block on ring”, utilizando como contraparte un acero AISI E52100. Los resultados han permitido evaluar la influencia de la microestructura en el espesor de la zona tratada, así como en sus propiedades superficiales en términos de microdureza y resistencia al desgaste. El borado superficial proporciona una mejora de la respuesta tribológica, siendo más evidente en las calidades más blandas. Finalmente, se analiza la correlación entre la tasa de desgaste y los parámetros microestructurales intentando identificar la microestructura óptima para la aplicación del borado superficial, con respecto a la resistencia al desgaste.

INTRODUCCIÓN

Los carburos cementados son materiales compuestos con combinaciones únicas de dureza y resistencia tanto mecánica como al desgaste. Tales propiedades les han convertido en uno de los materiales más empleados en las industrias de elaboración mecánica, la automoción, la industria del petróleo y la minería; cuyas exigentes condiciones de explotación condicionan el empleo de tales materiales [1-2].

Los carburos cementados del tipo (WC-Co) resultan una elección adecuada para condiciones de desgaste abrasivo y el mecanizado de aleaciones de aplicaciones en ingeniería. Durante la elaboración de piezas de acero sin embargo, reaccionan con componentes de estos últimos, sobre todo en aquellas circunstancias de altas velocidades de corte, todo lo cual redunda en un deterioro prematuro de la herramienta de corte producto del desgaste. Para tales propósitos se emplean combinaciones WC/TiC/TaC/ Co, Ti/Ni y TiC/Ni/Mo a la par de recubrimientos PVD-CVD de TiN, TiCN, TiC, Al₂O₃, TiAlN, CrN, Cr₂N, CrAlN [3-8], así como la implantación de iones Mo+C en superficies ya recubiertas por alguno de los recubrimientos mencionados [9]. Todos ellos, condicionados a un control exhaustivo del proceso, así como de las condiciones de la superficie del sustrato para lograr superficies libres de defectos, tales como poros, microgotas, baja adhesión al sustrato que puedan conllevar a un desconche o delaminación del recubrimiento, llegando así al final de la vida útil de la herramienta [8].