Estudio de los tratamientos térmicos de un material compuesto base hierro reforzado con TiCN

Abstract

La sinterabilidad y las propiedades del material compuesto tipo cermet (M2 + 0,5%wt. C) + TiCN (50%Vol.) han sido ampliamente investigadas en estudios previos en el Grupo de Tecnología de Polvos de la Universidad Carlos III de Madrid. En este tipo de materiales compuestos la matriz metálica convencionalmente utilizada es Ni o Co, sin embargo, la matriz de este sistema consiste en un acero rápido, el M2, debido no sólo a la mejora en la sinterabilidad por parte de los elementos de aleación, sino también por el interés creciente que existe en los últimos años de sustituir las matrices convencionales por Fe por su menor coste y toxicidad comparado con Ni o Co, además de la posibilidad de ser tratado térmicamente. Este proyecto surge de la necesidad de completar esta investigación con el estudio de los tratamientos térmicos del material compuesto, siendo el objetivo principal la búsqueda de las condiciones idóneas de tratamiento. Los tratamientos térmicos estudiados en el presente proyecto son los típicos utilizados normalmente en aceros rápidos y consisten en un temple y dos revenidos, estos han sido realizados a diferentes temperaturas con el fin de encontrar aquellas condiciones que supongan una mejora en los valores de dureza respecto al material sinterizado. Además, debido a que las propiedades de los materiales compuestos reforzados con TiCN están influenciadas por la relación de Carbono y Nitrógeno en esta fase cerámica, otro de los objetos de estudio ha sido la variación de estos elementos durante los tratamientos realizados. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios mostrando una mejora en la medida de dureza respecto al material sinterizado, además se ha encontrado una relación entre la medida de dureza de las piezas tratadas con el contenido de carbono presente en el refuerzo cerámico. __________________________________________________

(M2 + 0,5%wt. C) + TiCN (50%Vol.) composite material properties and sinterability has been extensively researched in previous studies by Carlos III University Powder Metallurgy Group. In this kind of composite materials the conventional metal matrix is Ni or Co, however in this study it has been used a high speed steel as matrix. The M2 was chosen due to an improvement in sinterability thank to the alloy elements and to the growing interest for the substitution of conventional matrix (Ni or Co) by Fe matrix which implies lower costs and toxicity, plus the ability to be hardned by heat treatement. This project completes this investigation with the study of the composite materials heat treatments, with the suitable treatments conditions as main objective. Heat treatments investigated are the conventional in high speed steels, one quenching and two tempering. These treatments have been developed at different temperatures to find out an improvement in hardness. Properties of cermets reinforced with TiCN are very influenced by Carbon and Nitrogen content, because of that the secondary objective in the present work is the study of the evolution of carbon content in the ceramic phase during the treatment. Results show an improvement in hardness values comparing with sintered sample.Moreover, a relation between hardness and carbon content has been found.