Estudio del efecto de adiciones de titanio en las propiedades mecánicas y de corrosión del acero pulvimetalúrgico AISI 316

Context: Powder metallurgy uses metallic and/or non-metallic powders that, through mixing, compacting, and sintering operations, allow obtaining large series of products. In austenitic stainless steels, Cr23C6-type carbides can precipitate at temperatures between 450 and 950 °C. When this occurs, the steel is susceptible to being attacked at its grain boundaries by a phenomenon called sensitization. Titanium is added as a ‘stabilizer’ because it has a greater affinity with carbon for the formation of species at a temperature of approximately 900 ºC, and, during cooling, it consumes the carbon forming MC-type carbides, inhibiting the precipitation of Cr23C6. Method: The composition and morphology of the powders were characterized, leading to the formulation of an alloy matrix consisting of a mixture of AISI 316 steel powders of two different particle-size distributions in a proportion that produced the highest density and the lowest porosity in the sintered material. Titanium was added at two levels (0,4 and 1,0 wt%), and sintering was carried out with nitrogen. The corrosion rate was determined by potentiodynamic polarization. Vickers hardness and pin-on-disk wear tests were performed. The stages were complemented with a microstructural analysis. Results: The addition of 0,4 wt% of titanium decreased the steel’s rate of corrosion, albeit in the absence of passivation. The microstructure consists of austenite, ferrite, and TiC precipitates. The addition of 1,0 wt%Ti showed an increase in the corrosion rate, with a microstructure containing austenite, ferrite, TiC carbides, and the Laves ɳ-Fe2Ti phase. Conclusions: The results were compared against thermodynamic simulations in the Thermo-Calc software, which were consistent with the microstructural analysis, showing the phenomena of stabilization as well as the precipitation of intermetallic phases and highlighting the importance of establishing strict controls in the formulation of powder metallurgical alloys due to the transformations that can take place due to the effect of the thermal cycles of the process.Contexto: La pulvimetalurgia utiliza polvos metálicos y/o no metálicos que, mediante operaciones de mezcla, compactación y sinterización, permiten obtener grandes series de productos. En los aceros inoxidables austeníticos, los carburos de tipo Cr23C6 pueden precipitar a temperaturas entre 450 y 950 °C. Cuando esto ocurre, el acero es susceptible de ser atacado en sus límites de grano por el fenómeno denominado sensitización. El titanio se agrega como ‘estabilizador’ porque tiene mayor afinidad con el carbono para la formación de especies a una temperatura de aproximadamente 900 ºC y, durante el enfriamiento, consume el carbono formando carburos tipo MC, inhibiendo la precipitación de Cr23C6. Método: Se caracterizó la composición y morfología de los polvos, lo que condujo a la formulación de una matriz de aleación compuesta por una mezcla de polvos de acero AISI 316 de dos granulometrías diferentes en una proporción que produjo la mayor densidad y la menor porosidad del material sinterizado. Se añadió titanio en dos niveles (0,4 y 1,0 % en peso) y se sinterizó con nitrógeno. La velocidad de corrosión se determinó por polarización potenciodinámica. Se realizaron pruebas de dureza Vickers y de desgaste pin-on-disk. Las etapas se complementaron con un análisis microestructural. Resultados: La adición de 0,4 % en peso de titanio disminuyó la velocidad de corrosión del acero, si bien en ausencia de pasivación. La microestructura consiste en precipitados de austenita, ferrita y TiC. La adición de 1,0 % en peso de Ti mostró un aumento en la velocidad de corrosión, con una microestructura que contenía austenita, ferrita, carburos de TiC y la fase Laves ɳ-Fe2Ti. Conclusiones: Los resultados fueron comparados con simulaciones termodinámicas del software Thermo-Calc, consistentes con el análisis microestructural, mostrando los fenómenos de estabilización y la precipitación de fases intermetálicas, y destacando la importancia de establecer un control estricto en la formulación de aleaciones pulvimetalúrgicas debido a las transformaciones que pueden generarse por efecto de los ciclos térmicos del proceso

Study Of the Effect of Titanium Additions on The Mechanical and Corrosion Properties of AISI 316 Powder Metallurgical Steel

Context: Powder metallurgy uses metallic and/or non-metallic powders that, through mixing, compacting, and sintering operations, allow obtaining large series of products. In austenitic stainless steels, Cr23C6-type carbides can precipitate at temperatures between 450 and 950 °C. When this occurs, the steel is susceptible to being attacked at its grain boundaries by a phenomenon called sensitization. Titanium is added as a ‘stabilizer’ because it has a greater affinity with carbon for the formation of species at a temperature of approximately 900 ºC, and, during cooling, it consumes the carbon forming MC-type carbides, inhibiting the precipitation of Cr23C6. Method: The composition and morphology of the powders were characterized, leading to the formulation of an alloy matrix consisting of a mixture of AISI 316 steel powders of two different particle-size distributions in a proportion that produced the highest density and the lowest porosity in the sintered material. Titanium was added at two levels (0,4 and 1,0 wt%), and sintering was carried out with nitrogen. The corrosion rate was determined by potentiodynamic polarization. Vickers hardness and pin-on-disk wear tests were performed. The stages were complemented with a microstructural analysis. Results: The addition of 0,4 wt% of titanium decreased the steel’s rate of corrosion, albeit in the absence of passivation. The microstructure consists of austenite, ferrite, and TiC precipitates. The addition of 1,0 wt%Ti showed an increase in the corrosion rate, with a microstructure containing austenite, ferrite, TiC carbides, and the Laves ɳ-Fe2Ti phase. Conclusions: The results were compared against thermodynamic simulations in the Thermo-Calc software, which were consistent with the microstructural analysis, showing the phenomena of stabilization as well as the precipitation of intermetallic phases and highlighting the importance of establishing strict controls in the formulation of powder metallurgical alloys due to the transformations that can take place due to the effect of the thermal cycles of the process

Determinación teórica y práctica de una mezcla binaria de polvos de acero AISI 316 para aumentar la resistencia a la corrosión en piezas pulvimetalúrgicas

Los aceros pulvimetalúrgicos tienen una menor resistencia a la corrosión en comparación con los aceros forjados. Su comportamiento se ve afectado simultáneamente por la porosidad interconectada, la morfología de los poros, la interacción con las atmósferas de sinterización y fenómenos metalúrgicos como la "sensitización" del acero. Este trabajo presenta la metodología teórica para calcular la composición óptima de una mezcla y las condiciones requeridas para obtener un empaquetamiento máximo de esferas de dos tamaños promedio de partículas (asumiendo un factor de forma esférico) según la investigación publicada por Brouwers para un sistema de mezclas binarias. Para la determinación teórica de la mezcla se presentan los resultados de densidad y porosidad de un acero inoxidable pulvimetalúrgico 316 elaborado a partir de polvos prealeados de dos granulometrías promedio (45μm y 150μm). Los polvos se combinaron en diferentes proporciones, con el fin de definir las cantidades adecuadas que permitan fabricar un acero con bajos valores de su velocidad de corrosión. Los resultados obtenidos confirman que el cálculo teórico es una alternativa confiable para formular aleaciones pulvimetalúrgicas, ya que se logra un alto empaquetamiento de partículas, lo cual incide favorablemente en las características del producto terminado

Abrasive wear in wear plates and hard coatings applied by welding with shielded electrode

Performance against abrasive wear was evaluated (in compliance with the ASTM G-65 standard) for both wear plates and hard coatings applied by electric welding. The characterization of the coatings was achieved by using hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Although it was observed a direct correlation between hardness and wear resistance, a linear growth pattern was not followed. Besides the information from the hardness tests, data regarding the distribution and shape of the carbides in the welding bead are also necessary to choose the hard coating applied by welding, to protect against abrasive wear. Base metal and coatings had satisfactory joint, due to their dilution; the first welding layer had less hardness than the third welding layer

Estudio comparativo de las propiedades mecánicas de la resina poliéster reforzada con fibra de bambú, como material sustituto de la fibra de vidrio

En esta investigación se llevó a cabo una caracterización mecánica de dos tipos de materiales compuestos: resina poliéster reforzada con fibra de vidrio y resina poliéster reforzada con fibra de bambú. Se realizaron ensayos de tracción, flexión e impacto siguiendo las normas internacionales ASTM. Las fibras de bambú fueron obtenidas de forma manual y para mejorar la compatibilidad matriz de poliéster/ fibra, fueron sometidas a un tratamiento químico con hidróxido de sodio al 5 % en masa. Las muestras fueron elaboradas con concentraciones en masa de fibras de bambú de 11.07, 13.53 y 16.23 % y para poliéster reforzado con fibras de vidrio de 10.11, 14.77 y 19.19 %. Las propiedades mecánicas de estos materiales compuestos fueron comparadas con la matriz de poliéster sin refuerzo con el fin de conocer el aporte mecánico que le hacen las fibras a la matriz

Comparative study of the mechanical properties of the polyester resin reinforced with bamboo fiber as the substitute material fiberglass

This research was carried out a mechanical characterization of two types of composite materials: resin polyester reinforced with glass and bamboo fiber. It’s performed tensile, flexural and impact tests according to ASTM. The bamboo fibers were obtained manually and subjected to a chemical treatment with sodium hydroxide 5 % by weight for improving the compatibility polyester/fiber. The specimens were fabricated with mass concentrations of bamboo fiber of 11.07, 13.53 y 16.23 % and polyester reinforced with glass fiber of 10.11, 14.77 y 19.19 %. The mechanical properties of these composite materials were compared the polyester matrix without reinforcement in order to know the mechanical contribution of both fibers to matrix.En esta investigación se llevó a cabo una caracterización mecánica de dos tipos de materiales compuestos: resina poliéster reforzada con fibra de vidrio y resina poliéster reforzada con fibra de bambú. Se realizaron ensayos de tracción, flexión e impacto siguiendo las normas internacionales ASTM. Las fibras de bambú fueron obtenidas de forma manual y para mejorar la compatibilidad matriz de poliéster/ fibra, fueron sometidas a un tratamiento químico con hidróxido de sodio al 5 % en masa. Las muestras fueron elaboradas con concentraciones en masa de fibras de bambú de 11.07, 13.53 y 16.23 % y para poliéster reforzado con fibras de vidrio de 10.11, 14.77 y 19.19 %. Las propiedades mecánicas de estos materiales compuestos fueron comparadas con la matriz de poliéster sin refuerzo con el fin de conocer el aporte mecánico que le hacen las fibras a la matriz

Estudio comparativo de las propiedades mecánicas de la resina poliéster reforzada con fibra de bambú, como material sustituto de la fibra de vidrio

En esta investigación se llevó a cabo una caracterización mecánica de dos tipos de materiales compuestos: resina poliéster reforzada con fibra de vidrio y resina poliéster reforzada con fibra de bambú. Se realizaron ensayos de tracción, flexión e impacto siguiendo las normas internacionales ASTM. Las fibras de bambú fueron obtenidas de forma manual y para mejorar la compatibilidad matriz de poliéster/ fibra, fueron sometidas a un tratamiento químico con hidróxido de sodio al 5 % en masa. Las muestras fueron elaboradas con concentraciones en masa de fibras de bambú de 11.07, 13.53 y 16.23 % y para poliéster reforzado con fibras de vidrio de 10.11, 14.77 y 19.19 %. Las propiedades mecánicas de estos materiales compuestos fueron comparadas con la matriz de poliéster sin refuerzo con el fin de conocer el aporte mecánico que le hacen las fibras a la matriz

Protección contra la corrosión en sales fundidas de un acero hot rolled, en el rango de temperaturas de 400 ºc–600 ºc, recubierto por rociado térmico con acero inoxidable 312

Se evaluó la corrosión por sales fundidas mediante la técnica gravimétrica en un acero de bajo carbono tipo hot rolled, rociado térmicamente con una aleación de acero inoxidable tipo 312, con el equipo Rototec, en una mezcla de sal 20% Na2SO4 - 80% V2O5, entre 400ºC - 600ºC, durante tiempos de 1-7-22 horas. Los resultados mostraron una moderada protección de la capa rociada térmicamente y se presentó alta degradación en el recubrimiento a 600ºC. Se concluyó que la velocidad de corrosión aumenta con la temperatura y disminuye con el tiempo de exposición

Abrasive wear in wear plates and hard coatings applied by welding with shielded electrode

Se evaluó el desempeño frente al desgaste abrasivo de láminas antidesgaste y recubrimientos duros aplicados por soldadura eléctrica, utilizando la norma ASTM G-65. Para caracterizar los recubrimientos, a algunos depósitos se les hicieron pruebas de dureza, microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido (SEM). Se observó que a medida que aumenta la dureza, aumenta la resistencia al desgaste, pero también se evidenció que no se sigue un patrón de crecimiento lineal. Por lo tanto, la dureza es información que nos puede dar un criterio de selección, pero no puede ser el único factor a la hora de elegir un recubrimiento duro aplicado por soldadura para la protección contra el desgaste abrasivo, ya que hay otros factores que afectan el desgaste, como la distribución y forma de los carburos en el cordón de soldadura. La unión de los recubrimientos con el metal base es muy buena. La dilución con el metal base hace que la dureza del primer pase de soldadura sea menor que la del tercer pase.Performance against abrasive wear was evaluated (in compliance with the ASTM G-65 standard) for both wear plates and hard coatings applied by electric welding. The characterization of the coatings was achieved by using hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Although it was observed a direct correlation between hardness and wear resistance, a linear growth pattern was not followed. Besides the information from the hardness tests, data regarding the distribution and shape of the carbides in the welding bead are also necessary to choose the hard coating applied by welding, to protect against abrasive wear. Base metal and coatings had satisfactory joint, due to their dilution; the first welding layer had less hardness than the third welding layer

Protección Contra La Corrosión En Sales Fundidas De Un Acero Hot Rolled, En El Rango De Temperaturas De 400 ºC–600 ºC, Recubierto Por Rociado Térmico Con Acero Inoxidable 312

The hot corrosion was evaluated by gravimetric techniques in a hot rolled steel protected by thermal spraying with a 312 stainless alloy, with the equipment Rototec, in a mixture of salt 20% Na2SO4 - 80% V2O5, amoung 400ºC - 600ºC, during times of 1-7-22 hours. The test results showed a moderate protection of the layer thermally sprayed and presented high degradation in the protective coatings to 600ºC. It was concluded that the corrosion rate increases with temperature and decreases with exposure time.Se evaluó la corrosión por sales fundidas mediante la técnica gravimétrica en un acero de bajo carbono tipo hot rolled, rociado térmicamente con una aleación de acero inoxidable tipo 312, con el equipo Rototec, en una mezcla de sal 20% Na2SO4 - 80% V2O5, entre 400ºC - 600ºC, durante tiempos de 1-7-22 horas. Los resultados mostraron una moderada protección de la capa rociada térmicamente y se presentó alta degradación en el recubrimiento a 600ºC. Se concluyó que la velocidad de corrosión aumenta con la temperatura y disminuye con el tiempo de exposición