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Diseño de matrices alternativas para cermets de Ti(C,N) como sustitutos de WC-Co

El Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid ha desarrollado una metodología para el diseño y desarrollo de nuevos materiales para herramientas de corte.

En los últimos años ha surgido el interés de las comunidades científica e industrial por sustituir el material tradicionalmente empleado para esta aplicación: El carburo cementado (WC-Co). Las principales razones para tal efecto son la toxicidad del cobalto y de su combinación con el carburo de wolframio, la inclusión del cobalto y el wolframio en el listado europeo de materias primas críticas, y el fluctuante y creciente precio de este metal.
El carbonitruro de titanio, Ti(C,N), surge como un claro candidato para sustituir al tradicional WC, gracias a su excelente resistencia a desgaste a altas velocidades de corte, durabilidad y estabilidad química, entre otras propiedades. Respecto a la sustitución de la fase metálica, las aleaciones base hierro suponen una buena alternativa al Co. El Fe, además de ser una materia prima abundante y con un precio relativamente bajo, presenta otras ventajas, como la posibilidad de ser endurecido por tratamiento térmico.

Figura 1. Imagen FESEM y aumento de la sección transversal del ángulo de contacto FeNiCr-Ti(C,N).

Figura 1. Imagen FESEM y aumento de la sección transversal del ángulo de contacto FeNiCr-Ti(C,N).

Siguiendo la metodología de GTP, actualmente se está desarrollando una tesis doctoral, en colaboración con la Universidad Politécnica de Cataluña, centrada en el diseño de una aleación alternativa base hierro combinada con Ti(C,N) y WC, para la comparación de los dos tipos de compuestos. Para ello se ha utilizado el software ThermoCalc®, con el que se han simulado los diagramas de fases.

Se seleccionaron dos aleaciones: FeNiCr y FeCrAl. La simulación termodinámica se ha contrastado con ensayos de DTA-TG y ángulo de contacto (Figura 1), con el objetivo de comprobar el comportamiento a alta temperatura y mojabilidad entre las fases cerámica y metálica. En la actualidad se está trabajando en el procesado de los nuevos materiales compuestos por pulvimetalurgia convencional. Las piezas finales obtenidas se caracterizarán en relación a su composición, microestructura y propiedades mecánicas.

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