Valores de tasa de desgaste de las capas de boruro de hierro.

En la Figuras 3.16 y 3.17 se muestran algunas gráficas representativas de profundidad de la huella de desgaste contra ancho de la huella de desgaste, generadas sobre una muestra de acero AISI 1018 no borurada y una borurada con 5mm de espesor de polvo, a las distancias de deslizamiento de 81m 108m y 135m. La Figura 3.30 a) corresponde a una huella de desgate generada sobre una muestra de acero AISI 1018 no borurada con una distancia de deslizamiento de 108m, la b) corresponde a la misma distancia de deslizamiento pero sobre una muestra de acero AISI 1018 borurada con 5mm de espesor de polvo, ambas en condición de prueba en seco.

Figura 3.30 Gráficas de profundidad de la huella de desgaste contra ancho de la huella de desgaste, a) corresponde a una longitud de deslizamiento de 108m de la prueba de desgaste sobre una muestra de acero AISI 1018 no borurada, la gráfica b) corresponde a una muestra borurada con 5 mm de espesor de polvo y 108m de longitud de deslizamiento, ambos casos en condición de prueba en seco.

En la Figura 3.30 a) se puede observar que sobresalen unos picos a los lados de la huella de desgaste, los cuales corresponden a la deformación plástica que sufre el material con el deslizamiento de vaivén de la bola de Al2O3, al mismo tiempo se observa la linealidad que corresponde a la rugosidad Ra de la

muestra de acero AISI 1018 no borurada, por otro lado observamos que la profundidad de la huella de desgaste es de aproximadamente 3.3 µm, esto se debe a que el material es dúctil por lo que un mecanismo de desgate común en este tipo de acero es el adhesivo, es decir el material que se remueve a causa del deslizamiento de la bola sobre la muestra, se va adhiriendo y al mismo tiempo se acumula en las orillas de la huella de desgaste generando así las zonas de deformación plástica. En la Figura 3.30 b) se puede observar la rugosidad superficial de la muestra de acero AISI 1018 borurada la cual es mucho mayor que la que se presenta en la muestra no borurada, también podemos ver que la profundidad de la huella de desgaste es de aproximadamente 4 µm, esto se debe a que la superficie es frágil y por tanto la huella es un poco más profunda y no se observa deformación plástica, un mecanismo de desgaste típico en este tipo de superficies, es del tipo abrasivo.

a) _b)

Deformación plástica _{Rugosidad superficial}

Figura 3.31 Gráficas de profundidad de la huella de desgaste contra ancho de la huella de desgaste, a) corresponde a una longitud de deslizamiento de 135m de la prueba de desgaste sobre una muestra de acero AISI 1018 no borurada, la gráfica b) corresponde a una muestra borurada con 5 mm de espesor de polvo y 135m de longitud de deslizamiento, ambos casos en condición de prueba lubricada.

La Figura 3.31 a) corresponde a una huella de desgate generada sobre una muestra de acero AISI 1018 no borurada con una distancia de deslizamiento de 135m, la b) corresponde a la misma distancia de deslizamiento pero sobre una muestra de acero AISI 1018 borurada con 5mm de espesor de polvo, ambas en condición de prueba lubricada.

En la Figura 3.31 a) se puede observar que en los lados de la huella de desgaste se redujo la dimensión de los picos, los cuales corresponden a la deformación plástica que sufre el material con el deslizamiento de vaivén de la bola de Al2O3, esto se debe a la influencia que ejerce el lubricante

durante la prueba, al mismo tiempo se observa la linealidad que corresponde a la rugosidad (Ra) de la muestra de acero AISI 1018 no borurada, por otro lado observamos que la profundidad de la huella de desgaste es de aproximadamente 3.8 µm, esto se debe a la ductilidad del material por lo que un mecanismo de desgate común en este tipo de acero es el adhesivo, es decir el material que se remueve a causa del deslizamiento de la bola sobre la muestra se va adhiriendo pero a diferencia de la muestra no lubricada, en la lubricada remueve el material de las orillas y controla la deformación en el borde de la huella.

a) f)

Rugosidad superficial Rugosidad superficial

En la Figura 3.31 b) se puede observar la rugosidad superficial de la muestra de acero AISI 1018 borurada la cual es mucho mayor que la que se presenta en la muestra no borurada, también podemos

ver que la profundidad de la huella de desgaste es de aproximadamente 1μm, esto se debe

principalmente a la influencia que tiene el lubricante durante la prueba, mismo que al interactuar con la porosidad de la superficie de la muestra borurada se forma un sistema de retención del lubricante, lo cual beneficia al sistema y por tanto la huella es menos profunda prácticamente no medible. El efecto del lubricante origina un mecanismo de desgaste típico en este tipo de sistema tribológico llamado pulido, generando un sistema tribológico que puede ser usado en situaciones de alto desempeño.

En la tabla 3.5 se mostraron los valores estimados de volumen perdido, tasa de desgaste y rugosidad, obtenidos mediante perfilometría óptica, de las huellas de desgaste generadas por las pruebas de desgaste reciprocante sobre las muestras de acero AISI 1018 boruradas y no boruradas, bajo condiciones de prueba en seco.

Los valores de volumen perdido correspondientes a las huellas de desgaste generadas por las pruebas sobre las muestras de acero AISI 1018 boruradas con espesores de polvo de 5mm, 20mm y 30mm, son de 3.47 ± 0.23 a 7.04 ± 0.17 x10-3 mm3, lo cual indica que el volumen perdido únicamente depende de la distancia de deslizamiento y no del espesor de polvo empleado para la borurización. Por otro lado se tienen valores de volumen perdido para la muestra de acero AISI 1018 no borurada en un rango de 3.15 ± 0.17 a 3.86 ± 0.08 x10-3 mm3, estos valores son relativamente menores que los que se obtienen de las muestras boruradas, esto se debe a que las muestras no boruradas son del tipo dúctil y por tanto parte del material removido por el deslizamiento de la bola se adhiere sobre la huella de desgate lo cual se ve reflejado en un volumen perdido de menor magnitud que el obtenido de las muestras boruradas. La superficie de las muestras boruradas presenta alta porosidad, además de ser frágil y por el deslizamiento de la bola de Al2O3 se pierde mayor cantidad de material; lo cual representa un volumen

El comportamiento que se presenta en los valores de volumen perdido para las muestras de acero AISI 1018 boruradas y no boruradas, es semejante para los valores de tasa de desgaste los cuales son de 8.57 ± 0.56 a 17.39 ± 2.20 x10-6 [mm3/(N*m)] y 7.78 ± 0.43 a 9.54 ± 0.20 x10-6 [mm3/(N*m)], para las muestras boruradas y no boruradas respectivamente. Los valores de rugosidad de la huella de desgaste son de 0.80 ± 0.07 a 1.72 ± 0.15 µm y 0.71 ± 0.04 a 0.88 ± 0.02 µm, para la menor (81m) y mayor (135m) distancia de deslizamiento, para las muestras boruradas y no boruradas respectivamente.

En la tabla 3.6 se mostraron los valores estimados de volumen perdido, tasa de desgaste y rugosidad, obtenidos mediante perfilometría óptica, de las huellas de desgaste generadas por las pruebas de desgaste reciprocante sobre las muestras de acero AISI 1018 boruradas y no boruradas, bajo condiciones de prueba lubricada.

Los valores de volumen perdido correspondientes a las huellas de desgaste generadas por las pruebas sobre las muestras de acero AISI 1018 boruradas con espesores de polvo de 5mm, 20mm y 30mm, son del rango de 0.22 ± 0.01 a 0.32 ± 0.02 x10-3 mm3, lo cual indica que el volumen perdido únicamente depende de la distancia de deslizamiento y no de el espesor de polvo empleado para la borurización. Por otro lado se tienen valores de volumen perdido para la muestra de acero AISI 1018 no borurada en un rango de 1.8 ± 0.32 a 3.7 ± 0.25 x10-3 mm3, estos valores son aproximadamente diez veces mayores a los obtenidos de las muestras boruradas, esto se debe a la influencia del lubricante sobre las muestras no boruradas, además de tener una superficie del tipo dúctil lo que ocasiona una pérdida de material uniforme. Por otro lado la porosidad de las muestras boruradas retiene el lubricante en la superficie. La superficie dura de boruros empapados con lubricante bajo el deslizamiento de la bola de Al2O3, pierde

menor cantidad de material. Parcialmente a medida que se incrementa la distancia de deslizamiento el valor de volumen perdido incrementa un poco, sin embargo la perdida de volumen en las muestras boruradas es menor en comparación con la perdida de volumen de las muestras no boruradas bajo condición de prueba lubricada.

El comportamiento que se presenta en los valores de volumen perdido para las muestras de acero AISI 1018 boruradas y no boruradas, es semejante para los valores de tasa de desgaste los cuales son de 0.54 ± 0.03 a 0.79 ± 0.06 x10-6 [mm3/(N*m)] y 4.47 ± 0.08 a 9.08 ± 0.06 x10-6 [mm3/(N*m)], para las muestras boruradas y no boruradas respectivamente. Los valores de rugosidad de la huella de desgaste son de 0.11 ± 0.03 a 0.33 ± 0.09 µm y 0.60 ± 0.01 a 0.95 ± 0.01 µm, para la menor (81m) y mayor (135m) distancia de deslizamiento sobre las muestras boruradas y no boruradas, respectivamente.

3.7.4 Micrografías mediante MO de las marcas de desgaste generadas en la superficie de la bola de