Estudo e desenvolvimento do processo de sinterização de compactados de ferro com enriquecimento superficial simultâneo de elementos de liga em descarga elétrica de cátodo oco /

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.No presente trabalho procurou-se estudar um processo alternativo de sinterização de componentes ferrosos. Foi desenvolvido um processo de sinterização em Descarga Elétrica de Cátodo Oco (DECO). Como objetivos básicos deste estudo, procurou-se verificar a) a viabilidade do aquecimento de amostras posicionadas no cátodo central à temperaturas suficientemente elevadas para a realização da sinterização; e b) simultaneamente à sinterização do compactado, a obtenção de um enriquecimento superficial com elementos de liga provenientes de um cátodo externo, o qual é posicionado concentricamente em relação ao cátodo central. Como materiais do cátodo externo (fonte de elementos de liga para a descarga) foram utilizados aço ABNT 310 e titânio de pureza comercial. Na caracterização do processo de aquecimento das amostras de ferro foram obtidas curvas de aquecimento para espaços radial entre-cátodos de 3,2 , 5,8 e 9,2 mm, variando-se a pressão entre 0,6 e 6 Torr e a tensão de pico de pulso para os valores de 460, 510, 560 e 720 V. Sob o ponto de vista das descargas elétricas, ênfase especial foi dada ao comportamento das variáveis de tratamento (corrente, tensão média e tempo de pulso ligado) para as diferentes condições de processamento estudadas. Em termos metalúrgicos, foram enfatizados os aspectos relacionados com a modificação da composição química e do acabamento superficial das amostras sinterizadas e dos cátodos externos. Procurou-se, por fim estudar a influência do fluxo de mistura gasosa, do tempo e da temperatura de sinterização, do espaço radial entre-cátodos e da pressão da mistura gasosa. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura, Microssonda de Energia Dispersiva e Difratometria de Raio-X. Esta nova técnica mostrou-se eficaz quanto aos objetivos propostos inicialmente, tendo sido verificada pela primeira vez a obtenção de diferentes ligas (com Cr / Ni ou Ti) na superfície de compactados de ferro puro, simultaneamente à evolução da sinterização dos mesmos

Nitretação por plasma de ferro sinterizado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro TecnologicoForam revistos os principais aspectos relacionados a produção de componentes de ferro e aço por metalurgia do pó, bem como as aspectos referentes ao processo de tratamento superficial de nitretação por plasma destes componentes. Estudou-se o efeito da porosidade na obtenção de camadas nitretadas por plasma em ferro puro sinterizado e a influência do carbono, na forma de carboneto de ferro, na formação destas camadas. Para tanto, produziu-se amostra de ferro puro em três porosidades distintas (18, 9 e 4.5%) e de ferro com 0.55% e c em peso na porosodiade de 6.5%. As nitretações foram realizadas em descarga em regime abnormal, nas misturas 90% Nz + 10% Hz e 25% Nz + 75%Hz, a 3 Torr e a 540ºC, entre 1 e 8 horas. Na caracterização das amostras sinterizadas e nitretadas, dispôs-se da microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raio-x. Foram realizados perfis e medidas de microdureza e espessura de camada em todas as amostras. Constatou-se a viabilidade da utilização do processo de nitretação por plasma no tratamento de componentes ferrosos sinterizados, uma vez que a porosidade, quando baixa (da ordem de até 10%), não compromete o desenvolvimento das camadas de nitretos. Além disso, observou-se que a perlita é um constituinte que promove a formação de camadas brancas mais espessas, comparando-se aquelas obtidas na ferrita

Application of Direct Current Plasma Sintering Process in Powder Metallurgy

Direct current (dc) plasma-assisted sintering of metal parts is a promising and relatively new research and development field in powder metallurgy (PM). In the present entry, it is intended to introduce the reader to the main applications of the dc plasma sintering process in PM. To achieve this goal, the present entry is divided in a brief introduction and sections in which the bases of the dc plasma abnormal glow discharge regime and its influence in the sintering process are carefully treated. In this case, a clear language is purposely used to didactically introduce the reader to this “fascinating glow world”, the dc plasma-assisted sintering of metal parts, aiming to put in evidence the main points on physicochemical aspects of the plasma environment, basic knowledge of the plasma heating, and surface-related phenomena during dc plasma sintering of parts. All these aspects are treated considering the main techniques of the dc plasma-assisted sintering process applied to PM. Finally, some results on DC plasma heating, sintering and surface modification are presented

Plasma nitriding of CA-6NM steel: effect of H2 + N2 gas mixtures in nitride layer formation for low N2 contents at 500 ºC

This work aims to characterize the phases, thickness, hardness and hardness profiles of the nitride layers formed on the CA-6NM martensitic stainless steel which was plasma nitrided in gas mixtures containing different nitrogen amounts. Nitriding was performed at 500 ºC temperature, and 532 Pa (4 Torr) pressure, for gas mixtures of 5% N2 + 95% H2, 10% N2 + 90% H2, and 20% N2 + 80% H2, and 2 hours nitriding time. A 6 hours nitriding time condition for gas mixture of 5% N2 + 95% H2 was also studied. Nitrided samples results were compared with non-nitrided condition. Thickness and microstructure of the nitrided layers were characterized by optical microscopy (OM), using Villela and Nital etchants, and the phases were identified by X-ray diffraction. Hardness profiles and hardness measured on surface steel were determined using Vickers hardness and nanoindentation tester, respectively. It was verified that nitrided layer produced in CA-6NM martensitc stainless steel is constituted of compound layer, being that formation of the diffusion zone was not observed for the studied conditions. The higher the nitrogen amounts in gas mixture the higher is the thickness of the nitrided layer and the probability to form different nitride phases, in the case γ'-Fe4N, ε-Fe2-3N and CrN phases. Intrinsic hardness of the nitrided layers produced in the CA-6NM stainless steel is about 12-14 GPa (~1200-1400 HV)