Remarks on Sphere Decoding

El modelo experimental para evaluar los datos de los resultados de esta investigación y para la contrastación de hipótesis fue el diseño de un solo factor (unifactorial), con cuatro niveles y tres réplicas. Se consideró las siguientes variables:

 Variable independiente:

Temperatura de carbonitruración líquida (°C): 800 – 850 – 900 – 950.

 Variable dependiente o variable respuesta:

o Resistencia al desgaste: mg.

o Dureza superficial: escala Rockwell C (HRC). o Dureza en el núcleo: escala Rockwell C (HRC). o Espesor de capa: mm.

 Variables parametrizadas:

o Tiempo de carbonitruración líquida (hrs): 3. o Medio de temple: aceite a 25°C.

o Temperatura de revenido: 180°C. o Tiempo de revenido: 1 hr.

o Medio difusor: 80% BaCl2, 6% NaCN y 14 % NaCl.

Para el cálculo del número de probetas (P) se utilizó la siguiente expresión: P = A x R

Donde:

P = N° de probetas

A = Niveles de las variable independiente R = Número de repeticiones.

Considerando cinco (04 niveles para la variable independiente (temperatura de carbonitruración) con tres réplicas, entonces el tamaño de muestra será:

Número de probetas (P) = 4 x 3 = 12 probetas.

Se utilizó 12 probetas para evaluar la resistencia al desgaste y 12 probetas para evaluar la dureza, las mismas se utilizaron para el análisis microestructural.

2.2.2. Matriz de datos

Tabla 2.3. Modelo matricial de un solo factor para análisis de los resultados.

Temperatura de carbonitruración (°C) Réplicas R1 R2 R3 T1 t11 t12 t13 T2 t21 t22 t23 T3 t31 t32 t33 T4 t41 t42 t43 Ti : Temperatura de carbonitruración (°C): 800 – 850 – 900 – 950.

tij : Resistencia al desgaste (mg), Dureza superficial (HRC), Dureza núcleo (HRC) y

espesor de capa (mm).

Tabla 2.4. Matriz de orden de datos del experimento de un solo factor, para determinar los

valores de las propiedades en estudio.

Temperatura de carbonitruración (°C) Réplicas R1 R2 R3 T1 2 6 12 T2 11 10 1 T3 3 9 7 T4 8 4 5

2.3. Procedimiento experimental

La investigación se realizó según el diagrama de bloques de la figura 2.3. Barra de acero AISI 4340 ø38 mm x 500 mm

Barra de acero AISI 4340 ø20 mm x 300 mm

Figura 2.3. Diagrama de bloques del procedimiento experimental: proceso de

carbonitruración en el acero AISI 4340.

Proceso de

carbonitruración líquida a 800 – 850 – 900 – 950°C

Temple y revenido

Limpieza y pulido de probetas Maquinado de probetas según norma ASTM G-77

y ASTM E-140

Ensayo de desgaste

Ensayo de dureza, análisis metalográfico y análisis de espesor de capa

Resultado y discusión de resultados

Redacción del informe

a) Elaboración y preparación de probetas

De las barras de diámetro de 38 mm x 500 mm de longitud de suministro, se maquinaron 12 probetas según norma ASTM G-77 (según figura 2.1) y de las barras de 20 mm de diámetro x 300 mm de longitud en condición de suministro se maquinaron 12 probetas según norma ASTM E-140 para el ensayo de dureza (figura 2.2), las mismas sirvieron para el estudio del espesor de capa y análisis metalográfico.

b) Tratamiento termoquímico de carbonitruración líquida

Se utilizó un crisol de acero inoxidable de ø140 mm x 180 mm de altura con su respectiva tapa, se agregó primero el medio difusor de sales de composición química: 80% BaCl2, 6%

NaCN y 14% NaCl. Luego se introdujo dentro del horno a la temperatura de estudio, después se introdujo en el baño de sales las probetas limpias, libre de óxido, escorias, previamente precalentadas por espacio de 3 horas.

c) Temple y revenido

Los crisoles se retiraron del horno, se sacaron rápidamente las probetas y se templaron en aceite hasta temperatura ambiente, seguidamente se revinieron a 180°C por espacio de 1 hora.

d)Ensayo de desgaste

Se realizó según la norma ASTM G-77, para este ensayo (contacto plano – cilindro) se consideró la pérdida de peso experimentado después de realizar el ensayo. Se ensambló la probeta en el dispositivo de desgaste tipo Spindal (figura 2.4), con una carga de 9.1 kg y una

velocidad de rotación de 355 RPM, por un tiempo de 1 hora refrigerando con aire forzado (ventilador).

Figura 2.4. Elementos del mecanismo de desgaste. a una velocidad de 355 RPM con una

carga de 9.1 kg por un tiempo de 60 minutos.

Para determinar la resistencia al desgaste se siguió los siguientes pasos:

 Se pesaron las probetas carbonitruradas antes del ensayo usando una balanza analítica.  Se realizó el ensayo de desgaste según las especificaciones dadas en el Laboratorio de

Máquinas y Herramientas de Ingeniería Mecánica.

 Se pesaron nuevamente las probetas después del ensayo (desgastadas) usando la misma balanza analítica.

 El valor del desgaste experimentado se obtuvo por la diferencia de pesos de las probetas antes y después del ensayo de desgaste.

Se midió en la superficie y en el núcleo de la probeta utilizando el durómetro universal TIME GROUP 187.5, utilizando la escala Rockwell C (HRC).

f) Análisis metalográfico

Primero se encapsularon las probetas y luego se les realizó un desbaste, pulido grueso, pulido fino, seguidamente se atacó con Nital 3% y luego se les realizó el respectivo análisis metalográfico utilizando el microscopio Leica de 50 a 1000X.

g) Evaluación de resultados

Los resultados se evaluaron estadísticamente usando el análisis de varianza para determinar si la variable en estudio afectó significativamente en el rango experimental seleccionado, para la cual se considerara un error α = 0.05 que corresponde a un nivel de confianza de 95%.

CAPITULO III

RESULTADOS

Los resultados de las pruebas experimentales realizados a probetas de acero AISI 4340, carbonitruradas a las temperaturas de 800 – 850 – 900 – 950°C por espacio de 03 horas con temple en aceite y revenido a 180°C, se muestran a continuación:

3.1. Resultados del ensayo de desgaste

Estos resultados obtenidos por la diferencia de peso de probetas carbonitruradas antes y después del ensayo de desgaste, se muestran en la tabla 3.1 y figura 3.1.

Tabla 3.1. Resultados de la prueba de desgaste (mg) en probetas carbonitruradas a las

temperaturas de estudio por 03 horas con temple en aceite y revenido a 180°C en el acero AISI 4340. Temperatura de carbonitruración (°C) Resistencia al desgaste (mg) G1 G2 G3 Promedio 800 42.20 40.50 45.30 42.70 850 18.20 20.30 24.10 20.90 900 22.30 26.10 25.30 24.60 950 28.40 30.10 27.2 28.50

Figura 3.1.Efecto de la temperatura de carbonitruración sobre la resistencia al desgaste del

acero AISI 4340.