Maestría en Ingeniería Mecánica · 2026

Evaluación de las características microestructurales y propiedades mecánicas del acero AISI 1020 tratado mediante un proceso de carbonitruración, utilizando cuernos bovinos como fuente alternativa y sostenible de carbono y nitrógeno

Resumen

El acero AISI 1020 es un material de amplio uso industrial debido a su ductilidad y soldabilidad; sin embargo, su bajo contenido de carbono limita su desempeño en aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y a la fatiga superficial. La presente investigación tuvo como objetivo general evaluar las características microestructurales y las propiedades mecánicas de este acero sometido a un proceso de carbonitruración, proponiendo el uso de cuerno bovino como una fuente alternativa y sostenible de carbono y nitrógeno, valorizando así un subproducto agroindustrial. La metodología se estructuró en tres etapas. En la primera, se estableció una línea base mediante la caracterización química y microestructural del material de suministro, validando su conformidad normativa y determinando su estado inicial. En la segunda etapa, se desarrollaron tratamientos termoquímicos a tres temperaturas diferentes para estudiar la evolución microestructural de las muestras tratadas, mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, perfiles de microdureza Vickers, espectroscopía de energía dispersiva, y difracción de rayos X. Finalmente, la tercera etapa se centró en la evaluación de las propiedades mecánicas locales en la capa endurecida, empleando ensayos de microindentación instrumentada y el procedimiento de Oliver & Pharr. Los resultados demostraron la efectividad del cuerno bovino como agente carburizante, logrando la difusión de átomos en el acero y la estabilización de fases duras en la superficie del acero. La caracterización mecánica reveló un aumento de las propiedades mecánicas en comparación con el material sin tratar. Se concluye que el proceso propuesto mejora las prestaciones mecánicas del acero AISI 1020, y ofrece una alternativa sostenible y de bajo costo frente a los agentes endurecedores comerciales tradicionales.