Diffusional Growth Kinetics Analisys of Fe2B Layers Applied During the Coating Powder-Pack Boriding Process on an AISI 1026 Steel

La exigencia de emplear materiales con propiedades avanzadas incluyen la necesidad de aplicar recubrimientos de alta resistencia que alarguen la vida de útil de aceros comerciales, de esta forma, el tratamiento termoquímico de borurización tiene el potencial para cumplir estos requerimientos. En este trabajo de investigación se formula un modelo matemático para analizar la cinética de crecimiento de las capas de 2 Fe B formadas sobre la superficie de un acero AISI 1026. El modelo matemático propuesto se desarrolló en base a la solución de la ecuación de balance de masa de la interface de crecimiento 2 Fe B/Fe para evaluar el coeficiente de difusión del boro a través de las capas de Fe2B en un rango de temperaturas de 1123 a1273 K. En el modelo desarrollado se incluyó el tiempo de incubación del boruro para formar la fase Fe2B. El modelo matemático fue validado con datos experimentales realizados a una temperatura de 1253 K y tiempo de siete horas. Las capas de boruro fueron caracterizadas y analizadas por microscopia óptica y de barrido (se obtuvo un EDS), así como por Difracción de Rayos – X (XRD). Se utilizó la técnica de indentación Daimler-Benz Rockwell-C para evaluar cualitativamente la adherencia de la capa de Fe2B sobre el sustrato (acero AISI 1026). Para usos prácticos y para un espesor determinado, se propuso un diagrama a espesor constante (215 μm) el cual es controlado con la variación de la temperatura y tiempo de exposición al recubrimiento. De los resultados obtenidos, se encontró que la energía de activación para el boro en el acero AISI 1026 es igual a 178 kJ mol-1

Estudio a nivel laboratorio de la Degradación atípica en un refractario tipo SiO2 utilizado en hornos de inducción

The refractory degradation on induction furnace walls at different points was studied. A SiO2 (98.8%) base refractory was analyzed with two different slag chemical composition through crucible and dipping laboratory degradation test and also applying an asymmetric modeling. The slag, refractory structure and slag penetration was analyzed by optical microscopy using reflecting light technique. The results demonstrated that slag penetration starts on the refractory pores produced by the sintering process and also by hollows generated by the came off grains. The modeling results evidenced that, with high frequency (240 Hz), a high Lorentz force (14.26 N) is originated but with a low liquid velocity (6 m/s) that have a perpendicular vector direction to the furnace walls, making pressure over the filtered slag.En este trabajo de investigación se realizó un estudio de la degradación atípica que se produce en las paredes de los hornos de inducción. Para esto, se utilizó un material refractario base - SiO2 (98.8%) con dos escorias de composición química diferente y se analizó su comportamiento mediante las pruebas experimentales del método de copa o crisol y el de inmersión, así como por un modelado asimétrico del metal líquido en el horno de inducción. La escoria, la estructura del material refractario y el mecanismo de penetración de la escoria fueron caracterizados por microscopia óptica, utilizando la técnica de luz reflejada. Los resultados demostraron que, con valores altos de frecuencia (240 Hz), para la operación del horno, se obtiene una fuerza de Lorentz muy alta (14.26 N) pero con una velocidad del metal liquido baja (6 m/s) la cual tiene un vector de dirección perpendicular a las paredes del horno, provocando presión sobre la escoria incrustada en los poros del refractario favoreciendo el proceso de degradación del material

Estudio a nivel laboratorio de la Degradación atípica en un refractario tipo SiO2 utilizado en hornos de inducción

En este trabajo de investigación se realizó un estudio de la degradación atípica que se produce en las paredes de los hornos de inducción. Para esto, se utilizó un material refractario base - SiO2 (98.8%) con dos escorias de composición química diferente y se analizó su comportamiento mediante las pruebas experimentales del método de copa o crisol y el de inmersión, así como por un modelado asimétrico del metal líquido en el horno de inducción. La escoria, la estructura del material refractario y el mecanismo de penetración de la escoria fueron caracterizados por microscopia óptica, utilizando la técnica de luz reflejada. Los resultados demostraron que, con valores altos de frecuencia (240 Hz), para la operación del horno, se obtiene una fuerza de Lorentz muy alta (14.26 N) pero con una velocidad del metal liquido baja (6 m/s) la cual tiene un vector de dirección perpendicular a las paredes del horno, provocando presión sobre la escoria incrustada en los poros del refractario favoreciendo el proceso de degradación del material

Mejora de la resistencia a la fatiga de un acero de medio carbono para forja utilizando Mischmetal (tierras raras)como elemento modificador de inclusiones (MnS)

Introduction: Dalbergia congestiflora Pittier (campincerán) is used to make musical instruments in Michoacán (Mexico), so this specie is considered overexploited and at risk of extinction. Propagation studies of campincerán are scarce, but the factors that could affect the propagation by stem cuttings of this species are auxin exogenous concentration and position of the stem cuttings (apical, media and basal). The hypothesis tested is that a higher sprouting and rooting at concentrations between 1 and 10 ppm of indolbutyric acid (IBA) and the basal stem cuttings are observed. Method: The stem cuttings of D. congestiflora were collected in Tacámbaro, Michoacán. The apical, middle and basal cuttings were placed in a rooting solution of 1, 5 and 10 ppm of IBA. The variables studied were the sprouting percentage, the mean number of sprouts and the mean length of the sprouts after 15, 45 and 75 days, while the percentage of rooting was evaluated after 150 days. Results: The sprouting percentage, mean number of sprouts and mean length of sprouts were higher in basal cuttings in relation to the apical and meddle cuttings. The rooting was observed only at basal cuttings with 10 ppm of IBA. Conclusion: The sprouting of cuttings was observed at low cocentrations of IBA and this is independent of position stem cuttings, but the rooting occurred only at 10 ppm of IBA

Fatigue resistance improvement of a forging medium carbon steel using Mischmetal (rare earths) as inclusions (MnS) modifier element

For this work, hot-rolled plates of medium carbon steel (0.5%C) were prepared with different sulphur contents (0.023% to 0.065%). Two steels were alloyed with mischmetal (0.01%) as inclusions modifier to evaluate its effect on fatigue and tensile properties. A detailed study of the type, size, shape and distribution of the sulphide inclusions was carried out by optical and SEM microscopy in the as-cast and hot rolled conditions and correlated with their mechanical properties. The mischmetal treated steels developed a globular, small (~2µm) and well distributed MnS inclusions, producing an improvement in tensile strength (840 MPa and 19% elongation) and fatigue behavior (375 MPa), which was not evident on the untreated steels (741 MPa tensile strength and 300 MPa fatigue limit). The fatigue behavior was tested under the E466 standard, by using nine samples per composition in a R.R. Moore - rotating beam fatigue testing machine. The higher fatigue limit was obtained for the mischmetal-treated steel with 0.05%S. These results were discussed and correlated to the small size and globular shape of the MnS inclusions. However, it was observed that, additions of 0.01% of mischmetal are less effective as inclusion modifier when sulphur content is higher than of 0.05%, but it is still good enough to obtain a better fatigue behavior compared with the untreated steel containing 0.023% sulphur.En el presente trabajo, se analizaron placas de un acero de medio carbono (0.5%C) laminado en caliente, con diferentes contenidos de azufre (0.023% a 0.065%), así mismo, se realizaron adiciones de Mischmetal (tierras raras) a dos aceros como agente modificador de las inclusiones y de esta forma evaluar su efecto sobre la resistencia a la tensión y fatiga. Se llevó a cabo un estudio detallado sobre el tipo, tamaño, forma y distribución de las inclusiones de azufre por medio de microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido en condiciones de colada y después de la laminación en caliente, finalmente, los resultados de la caracterización metalográfica fueron correlacionados con sus propiedades mecánicas. En los aceros tratados con tierras raras, las inclusiones presentes fueron de un tamaño de alrededor de 2 µm, uniformemente distribuidas y de forma globular, lo cual produjo un incremento en la resistencia a la tensión (840 MPa y 19% de elongación) y límite de fatiga (375 MPa) en comparación con los aceros sin adición de Mischmetal (741 MPa de resistencia máxima y 300 MPa de límite de fatiga). El ensayo de fatiga se realizó acorde con la norma ASTM E466 mediante el cual se ensayaron 9 muestras de cada composición en una máquina de flexión rotativa R.R. Moore. El límite máximo de fatiga se obtuvo en el acero con 0.05% de azufre tratado con Mischmetal. Estos resultados se atribuyen al menor tamaño y a la forma globular de las inclusiones. Sin embargo, se observó que el efecto de las adiciones de 0.01% de mischmetal como agente modificador de las inclusiones es disminuido cuando el contenido de azufre es mayor al 0.05%, aun así, es suficiente para obtener un límite de fatiga mayor comparado con el acero sin adición de mischmetal y 0.023% de azufre

Growth kinetics and mechanical properties of Fe₂B layers formed on AISI D2 steel

231-243In the present study, the growth kinetics and mechanical properties of Fe2B layers formed on the AISI D2 steel are investigated. A mathematical model for studying the growth kinetics of Fe2B<span style="mso-bidi-font-size:9.0pt;position:relative;top:6.0pt;mso-text-raise: -6.0pt;mso-ansi-language:EN-US" lang="EN-GB"> <span style="mso-bidi-font-size: 9.0pt;mso-ansi-language:EN-US" lang="EN-US">layers on the AISI D2 steel is proposed for the powder-pack boriding. This process is carried out in the temperature range of 1123-1273 K for treatment time ranging from 2 to 8 h. This kinetic model is based on solving the mass balance equation at the (Fe2B/ substrate) interface to evaluate the boron diffusion coefficients through the Fe2B<span style="mso-bidi-font-size:9.0pt;position:relative;top:6.0pt; mso-text-raise:-6.0pt;mso-ansi-language:EN-US" lang="EN-GB"> layers in the temperature range of 1123-1273 K. The formed boride layers are characterized by different experimental techniques such as light optical microscopy, scanning electron microscopy, XRD analysis and the Daimler-Benz Rockwell-C indentation technique. A tribological characterization is also performed using a Plint TE77 tribometer under dry sliding conditions. The boron activation energy for the AISI D2 steel is estimated as 201.5 kJ mol-1 based on our experimental results. This <span style="mso-bidi-font-size: 9.0pt;color:black;font-style:normal" lang="EN-GB">kinetic model is also validated by comparing the experimental Fe2B layer thickness with the predicted value at 1243 K for 5 h of treatment. A contour diagram relating the layer boride thickness to the boriding parameters is suggested to be used in practical applications. </span