Surface modification of a ferritic ductile iron through plasma nitriding
Modificación superficial de una fundición nodular ferrítica a través de una nitruración iónica
DOI:
https://doi.org/10.15446/dyna.v88n219.94661Palabras clave:
Ductile iron, Plasma (ion) nitriding, microhardness, scanning electron microscopy, atomic force microscopy (en)Fundición nodular, microdureza, microscopia de fuerza atómica, nitruración por plasma (Iónica); (es)
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This text describes the plasma nitriding of a ductile iron, to increase the surface hardness and improve its wear behavior. A ferritic ductile iron was used and processed with gases (N2 + H2) for 5 hours in a treatment chamber built at the UNAM Physics Institute. The treated samples were characterized using scanning electron microscopy, atomic force microscopy, microhardness and X-ray diffraction. The presence of Fe-N compounds was corroborated on the surface of the material. Modifications in surface morphology and a 30% increase in microhardness were also obtained.
En el presente texto se describe la nitruración iónica de una fundición nodular, con el objetivo de incrementar la dureza superficial, para mejorar su comportamiento al desgaste. La fundición nodular utilizada es ferrítica y se procesó con gases (N2 + H2) durante 5 horas, en una cámara de tratamiento construida en el Instituto de Física de la UNAM. Las muestras tratadas se caracterizaron empleando técnicas de microscopia electrónica de barrido, microscopía de fuerza atómica, microdureza y difracción de Rayos X. Se corrobora la presencia de compuestos Fe-N en la superficie del material. Se obtuvieron además modificaciones en la morfología superficial y un incremento del 30% en la microdureza.
Referencias
Agredo-Diaz, D.G. et al., Caracterización electroquímica de recubrimientos Zn-Al sobre fundición nodular grado 2, obtenidos por proyección térmica por flama con alambre, Av. Investig. en Ing., 17(1), 2020, DOI: 10.18041/1794-4953/avances.1.5747.
Castillo, R., Bermont, V. y Martínez, V., Relaciones entre la microestructura y las propiedades mecánicas en fundiciones nodulares. Revision bibliográfica, Rev. Metal., 35(5), pp. 329-334, 1999, DOI: 10.3989/revmetalm.1999.v35.i5.641.
Labrecque, C. and Gagné, M., Ductile Iron: fifty years of continuous development, Can. Metall. Q., 37(5), pp. 343-378, 1998, DOI: 10.1179/cmq.1998.37.5.343.
Vald, C., Austempered ductile iron with dual matrix structures, Rev. Mex. Física, 55(1), pp. 48-51, 2009.
Figueroa, M., Impact strength of thin wall ductile iron with dual matrix structure, Rev. Mex. Física, 55(1), pp. 105-109, 2009.
Nofal, A., Advances in the metallurgy and applications of ADI, 70th World Foundry Congr. 2012, WFC 2012, 2(1), pp. 181-195, 2012.
Laino, S., Sikora, J.A. and Dommarco, R.C., Development of wear resistant carbidic austempered ductile iron (CADI), Wear, 265(1-2), pp. 1-7, 2008, DOI: 10.1016/j.wear.2007.08.013.
Wang, B., Barber, G.C., Qiu, F., Zou, Q. and Yang, H., A review : phase transformation and wear mechanisms of single-step and dual-step austempered ductile irons, Integr. Med. Res. 9(1), pp. 054-1069, 2019, DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.10.074.
Akinribide, O.J., Akinwamide, S.O., Ajibola, O.O., Obadele, B.A., Oluwagbenga-Olusunle, S.O. and Olubambi, P.A., Corrosion behavior of ductile and austempered ductile cast iron in 0.01M and 0.05M NaCl Environments., Procedia Manuf., 30, pp. 167-172, 2019, DOI: 10.1016/j.promfg.2019.02.024.
Silva, K.H.S., Carneiro, J.R., Coelho, R.S., Pinto, H. and Brito, P., Influence of shot peening on residual stresses and tribological behavior of cast and austempered ductile iron, Wear, (440-441), art. 203099, 2019, DOI: 10.1016/j.wear.2019.203099.
Bonabi, S.F., Ashrafizadeh, F., Sanati, A. and Nahvi, S.M., Structure and corrosion behavior of Arc-sprayed Zn-Al coatings on ductile iron substrate, J. Therm. Spray Technol., 27(3), pp. 524-537, 2018, DOI: 10.1007/s11666-018-0694-2.
García, F.M., Influencia de los factores microestructurales en la resistencia al desgaste por deslizamiento de las fundiciones nodulares austemperadas, Rev. Ing. Mecánica, 11(3), pp. 21-28, 2008.
Myszka, D., A.Z. and Myszka, L.K.D., Klebczyk, M. and Myszkaa, L.K.D., Klebczyk, M., Zych, A., The surface layer of austempered ductile iron investment castings properties, Arch. Foundry Eng., 9(1), pp. 157-162, 2009.
Hsu, C.H., Lu, J.K. and Tsai, R.J., Effects of low-temperature coating process on mechanical behaviors of ADI, Mater. Sci. Eng. A, 398(1-2), pp. 282-290, 2005, DOI: 10.1016/j.msea.2005.03.092.
Berg, M., et al., On plasma nitriding of steels, Surf. Coatings Technol., 124(1), pp. 25-31, 2000, DOI: 10.1016/S0257-8972(99)00472-7.
Moreno, A., Leite, M.V. y Borges, P.C., Efecto de la nitruración a plasma en el endurecimiento por precipitación del acero 15-5 PH , Información Tecnológica, 16, pp. 35-39, 2005.
Béjar, M.A. y González, C., Nitruración de dientes de engranajes en un plasma de N2-H2-CH4, Rev. Mater., 8(2), pp. 115-123, 2003.
Pecina, J.N., Lover, L.M., Dalibon, E.L. y Brühl, S.P., Influencia de la nitruración por plasma sobre el comportamiento a la corrosión y la adhesión de recubrimientos DLC sobre acero inoxidable AISI 420, Avances en Ciencias e Ingeniería, 7(2), pp. 45-46, 2016,
Yang, Z., Northwood, D.O., Sun, X., Lumbreras, R., Barber, G.C. and Zou, Q., The use of nitriding to enhance wear resistance of cast irons, WIT Trans. Eng. Sci., 78, pp. 171-182, 2013. DOI: 10.2495/SECM130141.
Penha, R.N., Morilla, J.C., Vatavuck, J. and Canale, L.C.F., Nitriding effect on fatigue resistance of grey and nodular cast irons, Int. Heat Treat. Surf. Eng., 6(1), pp. 33-37, 2012. DOI: 10.1179/1749514811Z.00000000011.
Wang, N. and Liu, J., Effect of process parameters on gas nitriding of grey cast Iron, Adv. Mater. Sci. Eng., (2013), Article ID 217848, 2013. DOI: 10.1155/2013/217848.
Çomaklı, O., Yetim, A.F., Karaca, B. and Çelik, A., Effect of gasmixture on tribological performance of plasma nitrided grey cast iron under dry and lubricated conditions, Mater. Res. Express, 7(1), p. 18, 2019, DOI: 10.1088/2053-1591/ab012b.
Dayanç, A., Karaca, B. and Kumruoğlu, L.C., Plasma nitridingprocess of cast camshaft to improve wear resistance, Acta Phys. Pol.A, 135(4), pp. 793-799, 2019. DOI: 10.12693/APhysPolA.135.793.
Sokolov, O.D., Mannapova, O.V., Kostrzhyts’kyi, A.I. and Olik, A.P., Enhancement of the corrosion resistance of gray cast iron by ion nitriding, Mater. Sci., 42(6), pp. 849-852, 2006. DOI:10.1007/s11003-006-0154-x.
Nayak, B.B., Kar, O.P.N., Behera, D. and Mishra, B.K., Hightemperature nitriding of grey cast iron substrates in arc plasma heated furnace, Surf. Eng., 27(2), pp. 99-107, 2011. DOI: 10.1179/174329409X455421.
Hernández, C., Francisco, H. and Ordoñes, U., Rolling contact fatigue wear of nitriding austempered ductile rolling contact fatigue wear ofnitriding austempered ductile iron (ADI)-ADI discs, Conf. Congr.Bras. Eng. Mecânica (November 2001), 2001, 9 P.
Wollmann, D. et al., Rolling contact fatigue failure mechanisms ofplasma-nitrided ductile cast iron, J. Mater. Eng. Perform., 26(6), pp.2859-2868, 2017. DOI: 10.1007/s11665-017-2717-4.
Meza Salazar, G., Nitruración iónica de una fundición nodular, Tesis de grado, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico, 2014.
ASTM, E3 Preparation of metallographic specimens, Annu. B.ASTM Stand., 11, pp. 1-17, 2017. DOI: 10.1520/E0003-11R17.1.
Agredo-Diaz, D.G. et al., Effect of a Ni-P coating on the corrosionresistance of an additive manufacturing carbon steel immersed in a0.1 M NaCl solution, Mater. Lett., 275, art. 128159, 2020, DOI:10.1016/j.matlet.2020.128159. DOI: 10.1177/1847980417690331
Hopf, C. et.al., Chemical sputtering of carbon films by simultaneousirradiation with argon ions and molecular oxygen. New Journal ofPhysics, 10(2008), art. 093022, 2008.
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CrossRef Cited-by
1. Eduardo Colin-García, Alejandro Cruz-Ramírez, Marisa Moreno-Ríos, Ricardo Gerardo Sánchez-Alvarado, José Antonio Romero-Serrano, Juan Cancio Jiménez-Lugos, Armando Irvin Martínez-Pérez, Edgar Ernesto Vera-Cárdenas. (2025). Microstructure and Reciprocating Sliding Wear Resistance Evaluation on SiMo Ductile Iron Low Alloyed with Cobalt. Crystals, 15(3), p.278. https://doi.org/10.3390/cryst15030278.
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