Dalcin, Rafael Luciano

Oliveira, Leonardo Fonseca

Silva, Lucas Alves Vitor da

Portuguese

Lume 5.8

Evento Salão UFRGS 2019: FEIRA DE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA DAUFRGS - FINOVAAno 2019Local Campus do Vale - UFRGSTítulo Otimização dos processos de nitretação e Sinterização aplasma utilizando tela ativaAutores LUCAS ALVES VITOR DA SILVARAFAEL LUCIANO DALCINLEONARDO FONSECA OLIVEIRAOrientador ALEXANDRE DA SILVA ROCHA RESUMO   TÍTULO DO PROJETO: Otimização dos processos de nitretação e Sinterização a plasma utilizando tela ativa Aluno: Lucas Alves Vitor da Silva Orientador: Alexandre da Silva Rocha   RESUMO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS PELO BOLSISTA 1. Introdução: Os novos aços bainíticos de resfriamento contínuo são uma excelente alternativa quando deseja-se associar elevada dureza, tenacidade e resistência à fadiga sem a necessidade de realização de tratamento térmico de têmpera e revenimento. Aplicações específicas podem exigir desempenho superior que pode ser obtido através da engenharia de superfície como a nitretação a plasma, este processo pode ser executado em temperaturas mais baixas que os tratamentos convencionais sem afetar negativamente suas propriedades de núcleo. Assim, o objetivo deste estudo é investigar os efeitos da nitretação a plasma sobre as propriedades superficiais do aço bainítico DIN 18MnCrSiMo6-4. Os tratamentos foram realizados com duração de 3, 6 e 9 h, utilizando como parâmetros temperatura de 500 °C, diferentes atmosferas gasosas, sendo uma composta por 76% N2 e 24% H2 e outra a 95%H2 e 5%N2 com pressão de 3 mbar. Além disso no projeto está em andamento a utilização da tela ativa, uma técnica que permite evitar problemas intrínsecos do processo. 2. Atividades Realizadas: As atividades foram realizadas no Laboratório de Transformações Mecânicas (LdTM) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Foram realizados tratamentos de nitretação a plasma com diferentes parâmetros e as amostras foram analisadas com a utilização de técnicas de metalografia, que consiste no lixamento de peças, seguida do polimento e ataque químico, com Nital (mistura de Ácido Nítrico com Álcool) para visualização da microestrutura do aço em microscópio ótico. Também análises de rugosidade das amostras do aço bainítico DIN 18MnCrSiMo6-4 foram realizadas a fim de comparar o estado superficial pré e pós tratamento, foram traçados 4 perfis de rugosidade em cada amostra. Antes da realização de cada tratamento foram realizadas etapas de preparação e limpeza do equipamento de nitretação, processo que busca a redução das impurezas que afetam negativamente os resultados dos tratamentos. A fim de comparar os resultados também foram realizados ensaios de microdureza, com objetivo identificar o gradiente de dureza em cada condição analisada.  3. Objetivos Atingidos: Com os parâmetros investigados foi possível atingir resultados animadores quanto a profundidade de camada e dureza superficial.  4. Resultados Obtidos: As metalografias da seção transversal das amostras tratadas revelam que os tratamentos modificaram superficialmente o aço. As camadas modificadas apresentam aumento de profundidade com o aumento do tempo de tratamento, formando, para as amostras tratadas com alta concentração de Nitrogênio (76% N2) uma estreita zona de compostos na região mais superficial e logo abaixo a região da zona de difusão que se prolonga até o núcleo (região não afetada pelo tratamento) das amostras, nas amostras tratadas com baixa concentração de nitrogênio (5% de N2) não foi possível identificar essa distinção entre as camadas formadas. O material apresentou aumento de rugosidade após o processo de nitretação, fato esperado devido ao bombardeamento iônico e a formação da camada de compostos. A profundidade de camada (PC), é diretamente proporcional a raiz quadrada do tempo e a uma constante de difusão (K) a qual engloba variáveis de temperatura, composição química do metal e do gradiente de concentração do soluto. Sendo assim possível estimar a profundidade com a equação: 𝑃𝐶 = 𝐾√𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜. O tratamento com alta concentração de nitrogênio apresentou uma zona de compostos para os tratamentos de 3, 6 e 9 horas de 4,3; 6,7 e 8,2 µm, respectivamente. Enquanto a profundidade de camada total (zona de compostos e zona de difusão) de 139,2; 192,4 e 245,4 µm. Já a zona de compostos com baixa concentração de nitrogênio apresentou a profundidade de camada somente com zona de difusão cujo tamanho de foi 62,3; 88,1 e 107,9 µm. Os tratamentos apresentaram aumento de dureza próximo à superfície, inclusive foram verificadas nesta região para o tratamento de 76%N2 de 6 e 3 horas dureza próximas a 1300 Hv0,1 e 1100 Hv0,1 para o tratamento de 9 horas. Enquanto o tratamento de 5%N2 de 6 e 9 horas dureza próximas a 820 Hv0,1 e 500 Hv0,1 para o tratamento de 3 horas. A dureza decresce em direção ao centro da amostra até chegar no fim da camada nitretada, onde os substratos apresentam dureza de núcleo de aproximadamente 350 Hv0,1. As análises por este método revelam que o gradiente de dureza se estende a profundidades além das observadas nas metalografias. O tratamento de menor tempo (3 horas) apresentou camadas menos profundas, mas a dureza de superfície foi similar aos outros tratamentos (6 e 9 horas). Tratamentos com duração de 9 horas proporcionaram um aumento da profundidade de camada, mas não foi verificado aumento considerável de dureza em relação aos tratamentos de 6 horas, indicando saturação da camada nitretada. 5. Conclusão A nitretação a plasma por ser um processo difusional, é dependente das condições do processamento, como tempo, temperatura e mistura gasosa utilizada. Tendo em vista os resultados apresentados neste trabalho, as seguintes conclusões podem ser elaboradas: 1) Os parâmetros de nitretação a plasma do aço DIN 18MnCrSiMo6-4 investigados apresentaram resultados que indiciam sua viabilidade de aplicação, no que tange a profundidade de camada e dureza superficial; 2) Os tratamentos utilizando mistura gasosa rica em nitrogênio (76%) desenvolveram camadas nitretadas duas vezes mais profundas que os tratamentos realizados com mistura gasosa pobre em nitrogênio (5%); 3) Todos os tratamentos apresentaram aumento de dureza próximo à superfície, mas somente nos tratamentos de maior concentração de nitrogênio foi observada a zona de compostos. 

Otimização dos processos de nitretação e Sinterização a plasma utilizando tela ativa

https://lume.ufrgs.br/bitstream/10183/207690/1/Finova2019_Resumo_68061.pdf

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