Caracterización microestructural de piezas de acero AISI H13 nitruradas a través de un proceso dual asistido por plasma

Abstract

En el presente trabajo, se realizó la caracterización microestructural de un acero AISI Hl3 nitrurado a través de un proceso dual de nitruración asistido por un plasma. La caracterización incluyó: Microscopía Óptica (MO), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) + Microanálisis por Dispersión de Energía (EDS), Difracción de Rayos X (DRX), y Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Las muestras fueron producidas en un trabajo anterior y de éstas se seleccionaron las más promisorias desde el punto de vista mecánico, las cuales incluyen las condiciones de nitruración de 500 ºC-1 O h, 550 ºC-9 h y 600 ºC-8 h. El valor promedio de la dureza en estas muestras en la sección transversal fue aproximadamente HV 1000 - 1100 localizado en la zona de difusión. En los resultados de MO se reveló la microestructura en la sección transversal, la cual se compone de una capa blanca de 5 a 1 0µm de espesor seguida de la zona de difusión con precipitados elongados y paralelos a la superficie. Estos resultados sirvieron de base para posteriores observaciones por medio de otras técnicas de caracterización. Análisis por DRX sobre la superficie de las muestras indicó la formación de los nitruros y' - Fe4N y E - Fe2_3N. Por otro lado, en la zona de difusión, se detectó la presencia de CrN. Los resultados de MEB + EDS, revelaron la morfología y composición de algunas de las fases presentes. Un análisis detallado de los precipitados elongados, indica la presencia de Fe y C, lo cual sugiere que están compuestos de cementita. El análisis por MEB también permitió apreciar las diferencias, en la microestructura en cuanto a distribución, morfología y composición de las fases: en las muestras a 500 y 600 ºC la distribución de precipitados no es tan densa en comparación con la de 550ºC, los precipitados son más finos para las condiciones de 550ºC y el mayor contenido de Cr se detectó precisamente en éstas condiciones. La observación por MET permitió detectar la presencia de fases no resolvibles por MO ó MEB. El análisis en campo claro más difracción reveló la precipitación de pequeños cristales de CrN en la región adyacente a la capa blanca. En el caso de la muestra de 600ºC y 8 h se detectó también la presencia de MoN. Las características de estas fases, indican que son las responsables del endurecimiento observado en el acero AISI H 13 nitrurado.