Theoretical and Practical Determination of a Binary Mixture of AISI 316 Steel Powders to Increase Corrosion Resistance in Powder Metallurgical Parts

Determinación teórica y práctica de una mezcla binaria de polvos de acero AISI 316 para aumentar la resistencia a la corrosión en piezas pulvimetalúrgicas

Los aceros pulvimetalúrgicos tienen menor resistencia a la corrosión que los forjados. Su comportamiento se ve afectado simultáneamente por la porosidad interconectada, la morfología de los poros, la interacción con las atmósferas de sinterización y fenómenos metalúrgicos como la "sensibilización" del acero. Este trabajo presenta la metodología teórica para calcular la composición óptima de la mezcla y las condiciones para un empaquetamiento máximo de esferas de dos tamaños (suponiendo un factor de forma esférico) según el desarrollo publicado por Brouwers para un sistema de mezclas binarias. Para la determinación teórica de la mezcla, se presentan los resultados de densidad y porosidad de un acero inoxidable 316 pulvimetalúrgico fabricado a partir de polvos prealeados de dos granulometrías medias (45μm y 150μm). Los polvos se combinaron en diferentes proporciones para definir las cantidades adecuadas que permitan fabricar un acero con un bajo índice de corrosión. Los resultados obtenidos confirman que el cálculo teórico es una alternativa confiable para formular aleaciones pulvimetalúrgicas ya que se logra un buen empaquetamiento de las partículas, lo que repercute favorablemente en las características del producto terminado.

I. INTRODUCCIÓN

La metalurgia de polvos (PM) como proceso de fabricación es la producción de piezas a partir de polvos metálicos. La ruta convencional se puede resumir en las etapas de mezcla, compactación, sinterización y, en algunos casos, actividades de acabado. La compactación tiene como objetivo lograr la forma, densidad y contacto entre las partículas, para que la pieza terminada alcance la resistencia suficiente y pueda continuar su procesamiento; esto se llama preforma o compacto verde. La distribución de tamaños de partículas es un factor clave para las propiedades finales del producto debido a la porosidad que permanece durante la compactación [ 1 ]. Esto se puede reducir introduciendo partículas más pequeñas que, cuando se ubican en los espacios vacíos, contribuyen a obtener valores de densidad más altos [ 2 ]. La sinterización como etapa de consolidación conduce el compacto verde formado por partículas individuales a un cuerpo coherente a alta temperatura en una atmósfera controlada. La naturaleza y fuerza de los enlaces entre partículas dependen de los mecanismos de difusión, flujo plástico, evaporación de sustancias volátiles en el comprimido, recristalización, crecimiento de granos y contracción de los poros [3 ]. La forma y otras características de los polvos se controlan para producir preformas con una densidad aparente que oscila entre 2,5 y 3,2 g/cm ³ , suficiente resistencia en verde y buena compresibilidad; Las densidades verdes más altas se obtienen típicamente para aceros austeníticos [ 4 ].