Caracterización de metales duros a base de wc de composición variable

Abstract

Los insertos para herramientas de corte son materiales compuestos formados por carbonitruros de los elementos de los grupos IVB VB VIB cementados en una fase metálica de Co, Ni ó Fe. Generalmente, éste consiste en el sinterizado del carburo cementado y la posterior deposición mediante un método de deposición química (CVD) o física (PVD) de un recubrimiento duro y abrasivo. Un método alternativo investigado en los últimos años es la producción de una superficie dura y abrasiva mediante un tratamiento de difusión. Este tipo de carburos cementados son conocidos como metales duros con características continuas o como metales duros gradientes funcionales. En el trabajo que se presenta se compararon los resultados de la caracterización microestructural y de propiedades mecánicas determinadas implementando nuevas metodologías y técnicas de estudio en dos tipos de carburo cementado recubiertos con TiCN por el método de CVD, y los mismos metales duros cuya capa de TiCN ha sido producida mediante un tratamiento de difusión en atmósfera controlada. Las muestras utilizadas para la caracterización de perfiles (microestructurales y de dureza) fueron preparadas metalográficamente empleando métodos estándar (pasta de diamante de 3 μm). Para realizar la caracterización microestructural las muestras fueron atacadas con una solución Murakami y para los perfiles de dureza se atacaron con una solución OPS. La caracterización microestructural se llevó a cabo empleando técnicas de microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de barrido (MEB) acoplado al análisis de dispersión de energía de rayos X (EDX). Se llevaron a cabo estudios de difracción de rayos X (DRX) con radiación sincrotrón de energía variable para identificar las fases a distintas profundidades y determinar el carácter de los esfuerzos residuales de las fases. Se empleó técnicas de macro, micro y nanodureza para determinar los perfiles de dureza de las muestras. La capa dura de (Ti,Ta,Nb,W)(C,N) formada disfusionalmente presentó gradientes de esfuerzos de tensión, lo que derivó en un alto error en los valores obtenidos por el método empleado. La caracterización por métodos de dureza superficial estuvo limitada por la rugosidad que presentaron las muestras con superficies duras. Tanto el análisis microestructural y elemental, como los ensayos de dureza revelan un perfil de gradiente con distintas zonas bien definidas desde la superficie al interior de las muestras. Los valores de nanodureza, así como sus errores, se muestran mayores a los de microdureza debido a las características de cada método de evaluación, sin embargo, ambas reflejan la misma tendencia.