Caracterización mecánica y microestructural de un acero inoxidable Aisi: 304 endurecido mediante nitruración usando residuos de melamina

• Autores: Marcelo Rodríguez Valdivia, Edgard Mollehuanca Caballero
• Localización: Revista Boliviana de Química, ISSN 0250-5460, Vol. 38, Nº. 5, 2021, págs. 1-12
• Idioma: español
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    Resumen Este artículo presenta los resultados obtenidos en la nitruración de un acero inoxidable AISI: 304, sometido a un proceso de nitruración sólida reciclando residuos de melanina; que por su composición química constituye un adecuado material para el aporte de gases de nitrógeno. Las micrografías mostraron que el proceso de nitruración causa importantes cambios estructurales con formación de nitruros de Fe (γ´-Fe4N y ɛ-Fe2N), que incrementan sustancialmente la dureza superficial. Pruebas a 550°C/4horas, 580ºC/4 horas y 565ºC/3 horas, presentaron durezas superficiales de 30.17, 30.0 y 29.9 HRc; que representan un incremento del 67% cuando se compara con el acero en estado de suministro. El análisis estadístico aplicando un diseño experimental factorial, indicó que los principales factores que influyen sobre la dureza son: el tiempo de nitruración y su interacción con la temperatura con una significancia de 0.0094 y 0.0707 para un nivel de confianza de 90%. El espesor de la capa endurecida, es dependiente directamente de la concentración y de la velocidad de difusión de átomos de N que ingresan en el acero desde su superficie y se movilizan hacia el interior.

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    Abstract This article presents the results obtained from the nitriding of an AISI: 304 stainless steel, subjected to a solid nitriding process recycling melanin residues; due to its chemical composition it constitutes a suitable material for supplying nitrogen gases. The micrographs showed that the nitriding process causes important structural changes with the formation of Fe nitrides (γ´-Fe4N and ɛ-Fe2N), which substantially increase the surface hardness. Tests at 550°C/4 hours, 580ºC /4 hours and 565ºC /3 hours, showed surface hardness of 30.17, 30.0 and 29.9 HRc; representing an increase of 67% when compared to steel in supply condition. Statistical analysis applying a factorial experimental design indicated that the main factors that influence hardness are: nitriding time and its interaction with temperature with a significance of 0.0094 and 0.0707 for a confidence level of 90%. The thickness of the hardened layer is directly dependent on the concentration and diffusion rate of N atoms that enter the steel from its surface and move towards the interior.