Nuevos materiales tipo cermet de matriz Fe: estudio de la composición, microestructura y propiedades

• Autores: Paula Alvaredo Olmos
• Directores de la Tesis: Elena Gordo Odériz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Manuel Torralba Castelló (presid.), Jose Ygnacio Pastor Caño (secret.), José Agustín García García (voc.)
• Calificación: Apto Cum Laude
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología metalúrgica
      • Pulvimetalurgia
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • En la industria de la fabricación de herramientas de corte el material más utilizado en los últimos años ha sido el carburo cementado o metal duro, WC?Co; sin embargo, debido a su alto coste y a su toxicidad, en la actualidad existe un interés por buscar alternativas a su utilización. Los cermets base TiCN podrían ser una opción competitiva debido a su superioridad en propiedades como dureza y resistencia al desgaste y a la oxidación; no obstante los metales que se utilizan convencionalmente como matriz son Ni y Co, los cuales presentan los mismos problemas de coste y toxicidad. En este trabajo se propone la utilización de Fe como matriz metálica alternativa en cermets base TiCN, la desventaja que presenta la utilización de Fe es la baja mojabilidad sobre las partículas de TiCN durante la sinterización en fase líquida, lo que dificulta su procesado. En cermets convencionales de matriz Ni y Co, adiciones de elementos de aleación o compuestos como Cr, Mo, Mo?C y WC pueden mejorar el procesado y propiedades de los cermets debido a cambios en la mojabilidad de la fase líquida. En este trabajo se propone estudiar si estos elementos o compuestos juegan el mismo papel cuando la matriz es Fe. Para ello se han elegido dos aceros comerciales como matriz base Fe: el acero inoxidable (grado 430) que contiene Cr y el acero rápido (grado M2) que contiene W, Mo y Cr, y se han comparado con la matriz de referencia de Fe. Para estudiar el papel de los elementos de aleación y del contenido de carbono en la formación de fase líquida y en su mojabilidad sobre la fase cerámica elegida (TiCN) se han utilizado dos herramientas fundamentales: la medida del ángulo de contacto entre la matriz metálica y el refuerzo cerámico y su evolución con el tiempo y la temperatura, y el cálculo de los diagramas de fase de los sistemas estudiados en función del contenido de carbono. Los resultados obtenidos han servido de base para explicar las propiedades de los cermets tras la sinterización. Debido a los altos valores de densidad y dureza alcanzados por el sistema M2/TiCN, reflejo de la buena mojabilidad e interacción entre sus fases, se ha estudiado este sistema con mayor profundidad. El estudio del sistema M2/TiCN incluye la influencia del contenido de carbono en las transformaciones de fase y en los mecanismos de sinterización, responsables de los cambios en la microestructura y en las propiedades finales de los cermets. Una de las ventajas del uso de Fe como matriz es la capacidad de ser endurecido mediante tratamiento térmico. Por ello se ha realizado un estudio de las condiciones de tratamiento (austenización seguido de temple y doble revenido) para alcanzar un aumento de la dureza de la pieza. Además se ha estudiado el comportamiento frente a oxidación tanto del cermet en estado sinterizado como tras ser sometido a tratamiento térmico. La importancia de conocer este aspecto radica en la potencial aplicación de este material como herramienta de corte y conformado, operaciones que conllevan disipación de energía en forma de calor. El comportamiento a oxidación del cermet base Fe se compara con el de dos materiales comercialmente utilizados para tal fin, un acero rápido y un carburo cementado. Otro aspecto que se ha que se ha abordado en este estudio es el afino de la microestructura con el fin de alcanzar mejores propiedades mecánicas. Para ello se han utilizado técnicas alternativas como la etapa de mezcla mediante molienda mecánica y la consolidación de polvos mediante Spark Plasma Sintering. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------