Evaluación de las propiedades mecánicas y del espesor de capa endurecida en un acero AISI 8620 sometido a tratamiento termoquímico con cáscara de arroz

Abstract

En el presente trabajo se realizó el endurecimiento superficial de un acero AISI 8620 mediante el proceso termoquímico llamado cementación sólida, el cual, consiste en difundir átomos de Carbono a los intersticios de la matriz ferrítica. Como aportante de Carbono usamos cáscara de arroz y como activador el bicarbonato de sodio que cumple la función de iniciador de las reacciones químicas para que se pueda cumplir la difusión. Para este propósito utilizamos 11 probetas, las cuales fueron introducidas una a una en recipientes herméticos de acero de 4 pulgadas de diámetro por 10 cm de alto, junto con una mezcla de cáscara de arroz y bicarbonato de sodio, para luego ser sellados con arena silícea mezclada con silicato de sodio y barbotina con tapas a presión, y ser introducidos a un horno eléctrico variando las temperaturas entre 930, 945 y 960°C para cada prueba según la matriz de diseño factorial 23. Después se les aplicó temple a 850°C durante 40 minutos y enfriamos en un medio acuoso a temperatura ambiente. Como parte de la caracterización, utilizamos un microscopio estereográfico para analizar las microestructuras, se midió el grosor de la capa cementada, se realizó un ensayo de dureza utilizando la escala Rockwell C y de tenacidad usando la máquina de Charpy. Como resultados logramos capas cementadas de 0.8 mm en promedio, las durezas oscilan entre 65-67 HRC; con la evaluación metalográfica se observó principalmente martensita siendo su característica principal la alta dureza y en cuanto al ensayo de tenacidad alcanzamos valores entre los 10 a 14 Joules, que comparándolos con la tenacidad de la muestra sin tratamiento se evidencia una reducción de 125 Joules, lo que nos indica que nuestro núcleo sigue blando, es decir, absorbe energía evitando la rotura de la pieza. Nuestros resultados demuestran que si es posible obtener un muy buen recubrimiento duro sobre el AISI 8620 utilizando cáscara de arroz. Con esta investigación pretendemos darle valor a la cáscara de arroz, considerada como un desecho agroindustrial y que se encuentra en abundancia, utilizándola dentro del proceso de cementación sólida.