Caracterización microestructural y mecánica de compuestos volumétricos de WC-10Co-0,5VC Y WC-10Co-0,5Cr3C2 obtenidos por sinterización al vacío

Abstract

Este trabajo se llevó a cabo con la finalidad evaluar el efecto que tiene la temperatura de sinterización sobre la microestructura y la tenacidad de fractura por indentación en materiales duros de WC-10Co-0,5VC y WC-10Co-0,5Cr3C2 que han sido sinterizados al vacío durante 2 horas a distintas temperaturas 1325, 1375, 1400, 1425, 1475, 1525 y 1575°C . Las características microestructurales de los compuestos volumétricos se estudiaron empleando las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) en modo de electrones retrodispersados, Microscopía Óptica (MO) y un programa de análisis de imágenes (Image J) a fin de determinar los parámetros microestructurales: tamaño de las partículas de carburo de tungsteno, fracción volumétrica de las fases presentes, contigüidad de la fase de carburo de tungsteno y camino libre medio del aglomerante. Se determinó la densidad siguiendo el método de Arquímedes. Asimismo, la caracterización mecánica de los materiales a base de carburo de tungsteno se realizó a través de la técnica de indentación convencional utilizando un indentador Vickers con el objetivo de determinar la dureza y la tenacidad de fractura. Los resultados obtenidos de la densidad para los compuestos con Cr3C2 evidencian una tendencia creciente con la temperatura, a diferencia de los compuestos aditivados con VC en donde no se presenta una tendencia clara debido a la presencia de fases abundantes en carbono en las muestras. Los resultados indican que la mayor tenacidad de fractura correspondió a la temperatura de sinterización de 1575 °C, arrojando un valor de aproximadamente 13,76 MPa.m1/2 para los compuestos con Cr3C2 como inhibidor y 12,04 MPa.m1/2 para los compuestos con VC, mientras que la condición con mayor dureza se obtuvo en ambos compuestos en 1375 °C, siendo 14,7 GPa para WC-10Co-0,5Cr3C2 y 16,0 GPa para WC-10Co-0,5VC. Asimismo, se encontró que a mayor tamaño de partícula de WC o mayor camino libre medio de la fase aglomerante, menor es la dureza y mayor es la tenacidad de fractura. This work was carried out in order to assess the effect of sintering temperature on the microstructure and fracture toughness by indentation on hard materials WC-10Co-0,5VC and WC-10Co-0,5Cr3C2 that have been vacuum sintered for 2 hours at different temperatures 1325, 1375, 1400, 1425, 1475, 1525 and 1575 ° C. The microstructural characteristics of volumetric compounds were studied using the techniques of Scanning Electron Microscopy (SEM) backscattered electron mode, Optical Microscopy (OM) and image analysis software (Image J) to determine the microstructural parameters: particle size of tungsten carbide, volume fraction of the present phases, contiguity of the tungsten carbide phase and binder free path. Density was determined according to the Archimedes method. Also, the mechanical characterization of materials based on tungsten carbide was performed using the conventional indentation technique using a Vickers indenter in order to determine the hardness and fracture toughness. The results for density Cr3C2 compounds show an increasing trend with temperature, unlike the compounds additived with VC where a clear trend does not occur due to the presence of abundant carbon phases in the samples. The results indicate that the greater fracture toughness corresponded to the sintering temperature of 1575 ° C, giving a value of approximately 13.76 MPa.m1/2 for compounds with Cr3C2 as inhibitor and 12,04 MPa.m1/2 compounds with VC, while the hardest condition in both compounds was obtained in 1375°C, 14,7 GPa for WC-10Co-0,5Cr3C2 and 16,0 GPa for WC-10Co-0,5VC. It was also found that the greater is the particle size of WC or greater is free path of the binder phase, lower is the hardness and greater is fracture toughness.