Influência da nitretação a plasma na resistência ao desgaste microabrasivo do aço ferramenta AISI D2

Abstract

A nitretação por plasma tem sido largamente utilizada em muitas aplicações industriais por apresentar melhora nas propriedades mecânicas e tribológicas. Este trabalho estuda a influência do tempo de tratamento na formação da camada nitretada do aço ferramenta AISI D2 e na resistência ao desgaste microabrasivo a partir da técnica de nitretação por plasma. Os corpos de prova foram nitretados a 400°C com uma pressão de 4,5 mbar (450 Pa) e utilizando-se uma mistura gasosa de 80% vol.H2 e 20% vol.N2. Os tempos de tratamento utilizados foram: 30, 60, 120, 180 e 360 minutos. As propriedades das camadas nitretadas obtidas nas amostras foram avaliadas por meio de microdureza superficial, perfis de microdureza, análise microestrutural, difratometria de raios X e ensaio de resistência ao desgaste microabrasivo. Os resultados mostram que para todos os tempos de tratamento houve um endurecimento superficial e aumento significativo na resistência ao desgaste microabrasivo em relação ao material não nitretado. Entretanto, o melhor resultado, para a nitretação a 4000 C, foi obtido com o tempo de tratamento de 360 minutos. Neste caso o aumento de dureza superficial foi de 94,6% e a resistência ao desgaste microabrasivo de 15%. Este aumento de dureza pode ser associado à alta concentração de nitrogênio na rede cristalina do ferro-α que proporciona maior distorção do reticulado dificultando o movimento de discordâncias e formação adicional de nitretos. O uso de baixa temperatura de nitretação reduz a fragilidade intergranular do aço tratado ao diminuir a probabilidade de precipitação de nitretos de forma contínua nos contornos de grão da austenita previa e pela ausência das fases δ’+ ξ. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The nitriding by plasma has been widely used in many industrial applications to provide improvement in mechanical properties and tribology. This work studies the influence of time of treatment in the formation of nitride layer of AISI D2 tool steel and the resistance to micro-abrasive wear from the technique of nitriding in plasma. The samples were nitrides at 400 ° C with a pressure of 4.5 mbar (450 Pa) and using a gas mixture of 80% vol.H2 and 20% vol.N2. The times of treatment were: 30, 60, 120, 180 and 360 minutes. The properties of the layers in the samples obtained nitrides were assessed by surface microhardness, profiles of microhardness, metallography analysis, X-ray diffraction and test for resistance to micro-abrasive wear. The results show that for all times of treatment there was a tightening surface and a significant increase in the resistance to micro-abrasive wear on the non-nitride material. However, the best results for nitriding to 400º C, was obtained with the time of treatment of 360 minutes. In this case the increase in surface hardness was 94.6% and resistance to micro-abrasive wear of 15%. This increase in hardness may be associated with high concentration of nitrogen in the crystalline network of iron-α gives greater distortion of the reticulated hindering the movements of disagreements and additional training of nitrides. The use of low temperature of nitriding reduces between grain fragility of treated steel to reduce the likelihood of precipitation of nitrides in a continuous manner in the austenite grain boundaries and the absence of previous ξ' + δ phases.