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Nuevos aceros sinterizados de baja aleación Al Cr-Mo : sinterabilidad, comportamiento mecánico y tribológico, tratamientos térmicos y termoquímicos

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2002
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2002-03-22
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En esta Tesis Doctoral se estudia con profundidad el desarrollo de aceros sinterizados de baja aleación aleados con Cr, Mo y Mn, siendo su principal objetivo la optimización del comportamiento mecánico y tribológico de aceros basados en el polvo prealeado Fe 3Cr-0,5Mo, mediante actuaciones en el proceso de conformado y los tratamientos térmicos y termoquímicos. En metalurgia de polvos existen dos posibles vías que conducen a la mejora del nivel de las propiedades mecánicas y tribológicas de un material: 1) actuar sobre la densidad y, 2) modificar el sistema de aleación, introduciendo nuevos elementos que propicien mejoras por endurecimiento por solución sólida o bien a través de los tratamientos térmicos. En esta Tesis Doctoral se ha actuado en los dos sentidos. Por un lado se ha mejorado la densidad: mediante compactación de polvos precalentados (“warm compaction”), sinterizando a temperaturas elevadas (1250°C) o modificando el proceso de sinterización introduciendo fases líquidas transitorias. Y también se ha utilizado la segunda vía, utilizándose la adición de Mn como posible camino de mejora de las propiedades. Todos los materiales desarrollados, han sido optimizados mediante un completo estudio de sinterabilidad, apoyado en técnicas de análisis térmico (dilatometría, y análisis térmico diferencial con análisis termogravimétrico simultáneo, “STA”), y caracterizados desde el punto de vista mecánico y tribológico, tanto en estado sinterizado como tratado térmica y termoquímicamente. Aunque el cromo sea un elemento al uso en los aceros de colada, en los aceros pulvimetallúrgicos, debido a su gran afinidad por el oxígeno, su implantación se ha visto limitada por el desarrollo tecnológico de hornos y control de atmósferas. Su utilización, al igual que el manganeso, cayó en desuso a partir de los 80. La década de los 90 y el final de los 80 han estado marcadas por la aceptación de los polvos, bien aleados por difusión o bien prealeados, con contenidos en níquel, molibdeno y cobre fundamentalmente. Solucionar esas limitaciones técnicas, y encontrar la forma para optimizar la sinterización de aceros con contenidos en cromo, es otro de los objetivos de esta investigación. _________________________________________________
The development of this Thesis comprises a deeply study of low prealloyed sintered steels with Cr, Mo and Mn. Its main objective is optimise the mechanical and wear behaviour of sintered steel based on a prealloyed powder Fe-3Cr-0,5Mo, through improvements on processing parameters, either on compactation and sintering or on secondary treatments as heat and thermo chemical treatments. In powder metallurgy there is two possible ways to lead an increase of mechanical properties and wear resistance level: 1) it is possible to act on the density, 2) to modify the alloy system by adding new alloying elements that promote by solid solution improvements, or through heat treatments. Both senses have been taken into account in this Thesis. Density has been enhanced by warm compaction and high sintering temperature (1250°C), or by modifying the sintering process introducing transient liquid phases. Mn additions are the answer when solid solution effect or heat treatments improvements want to be achieved. Ah materials have been optimised through a complete sintered study, based on thermal analysis (STA and dilatometries). They have been characterised from the point of view of their mechanical and wear behaviour, comparing in every case ah the possible finished states that the material could has. Although chromium was a common used alloy element on ingot steels, in powder metallurgy, due to its high oxygen affinity, its introduction has been imitated for the technical resources as wehl as for the improper atmosphere control. Its use, with manganese element, falls down in 80’s. The 90’s decade and also the lasts 80’s have been marked for the favourable reception of prealloyed steels with Nickel, Molybdenum and Copper. To solve technical limitations and to find the appropriate sintering process of chromium-alloyed steels are also objectives of this research.
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Acero, Mecánica de sólidos, Tecnololgía metalúrgica
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