Tratamento híbrido de têmpera interrompida e cementação por plasma no campo da austenita metaestável

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Jedyn, Felipe Gonçalves
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/84960
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Silvio Francisco Brunatto
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spelling Cardoso, Rodrigo Perito, 1978-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaBrunatto, Silvio Francisco, 1967-Jedyn, Felipe Gonçalves2023-11-17T22:46:40Z2023-11-17T22:46:40Z2023https://hdl.handle.net/1884/84960Orientador: Prof. Dr. Silvio Francisco BrunattoCoorientador: Prof. Dr. Rodrigo Perito CardosoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 17/04/2023Inclui referências: p. 160-166Área de concentração: ManufaturaResumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo tratamento híbrido assistido por plasma de têmpera interrompida e cementação no campo da austenita metaestável aplicável a aços de alta temperabilidade, onde camadas de austenita expandida por carbono foram obtidas sobre o substrato martensítico do aço inoxidável martensítico macio ASTM CA-6NM. A obtenção desse tipo de camada é possível já que a amostra é, num único ciclo de tratamento em plasma, primeiramente austenitizada e depois resfriada sob plasma, num processo análogo ao de têmpera, a qual é interrompida na temperatura onde a etapa de cementação é realizada isotermicamente. Como essa temperatura é superior à de início de transformação martensítica, a etapa de cementação por plasma ocorre no campo da austenita metaestável do aço, o que só é possível dada a sua altíssima temperabilidade. Ao final do tratamento, com o resfriamento da amostra, uma camada austenítica é estabilizada na superfície da amostra, devido ao seu enriquecimento por carbono, enquanto o substrato não modificado quimicamente sofre transformação martensítica. Uma mistura gasosa constituída de 80% de H2 + 20% de Ar foi utilizada na etapa de austenitização, enquanto que na etapa cementação, diferentes teores de metano (CH4) foram adicionados à esta mistura base. Três séries de tratamentos foram realizadas, objetivando discutir, através das características das amostras tratadas: (i) a influência da mistura e do fluxo de mistura gasosa de cementação; (ii) a influência da etapa de austenitização nas propriedades do substrato submetido à têmpera interrompida sob plasma; (iii) a influência de um mesmo tratamento de cementação em substratos austenitizados por diferentes tempos. Mesmo tendo sido obtidas camadas de austenita expandida/estabilizada por carbono para todas as condições de tratamento da série i, foi verificado, através dos tratamentos da série ii, que a etapa de austenitização era responsável por gerar uma extensa região descarbonetada na superfície das amostras. Essa descarbonetação foi favorecida tanto pela presença da atmosfera rica em H2, quanto pelo processo de sputtering associados à etapa de austenitização. A realização de etapas idênticas de cementação, mesmo em substratos com níveis diferentes de descarbonetação (iii), obtidos para diferentes tempos de austenitização, produziu camadas austeníticas com características muito similares em termos de durezas superficiais e espessura da camada. O efeito de um maior tempo de austenitização foi percebido na morfologia alterada da superfície submetida ao mecanismo de sputtering em alta temperatura e na maior redução da dureza para maiores profundidades, devido a descarbonetação.Abstract: This work presents the development of a new plasma-assisted hybrid treatment of interrupted hardening and carburizing in the metastable austenite field applicable to high-hardenability steels, where carbon-expanded austenite layers were obtained on the martensitic substrate of ASTM CA-6NM soft martensitic stainless steel. The obtainment of this kind of layer is possible since, in a single plasma treatment cycle, the sample is firstly plasma austenitized and then cooled under plasma, in a process analogous to an interrupted hardening treatment, at a temperature in which the plasma carburizing step is isothermally performed. As this temperature is over of the steel's Ms one, the plasma carburizing step takes place in the steel metastable austenite field, which is only possible given the extremely high hardenability of the considered steel. At the end of the treatment, when the sample is cooled down to the room temperature, an austenitic layer is stabilized on the surface of the sample, due to its enrichment by carbon, while the chemically unmodified substrate bulk undergoes martensitic transformation. A gas mixture consisting of 80% H2 + 20% Ar was used in the austenitizing step, while in the carburizing step, different contents of methane (CH4) were added to this base mixture. Three series of treatments were carried out, aiming to discuss, through the characteristics of the treated samples: (i) the influence of the gas mixture and the gas mixture flow on the carburizing process; (ii) the influence of the austenitizing step on the properties of the substrate subjected to interrupted plasma quenching; (iii) the influence of the same carburizing treatment on substrates austenitized for different times. Even though layers of carbon expanded/stabilized austenite were obtained for all treatment conditions of series i, it was verified, through the treatments of series ii, that the austenitization step was responsible for producing an extense decarburized region on the surface of the samples. This decarburization was favored both by the presence of an H2 rich atmosphere and by the sputtering process associated with the austenitizing step. Carrying out identical carburizing steps, even on substrates with different levels of decarburization (series iii), obtained after different austenitization times, produced austenitic layers with very similar characteristics in terms of surface hardness and layer thickness. The effect of a longer austenitization time was noticed in the altered morphology of the surface subjected to the sputtering mechanism at high temperature, and in the greater reduction in hardness, at greater depths, due to decarburization.1 recurso online : PDF.application/pdfPlasmaAço inoxidávelMetais - TemperaProcesso de endurecimento superficialAço-carbonoEngenharia MecânicaTratamento híbrido de têmpera interrompida e cementação por plasma no campo da austenita metaestávelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - FELIPE GONCALVES JEDYN.pdfapplication/pdf28530084https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/84960/1/R%20-%20T%20-%20FELIPE%20GONCALVES%20JEDYN.pdf2c22778f81b4b05ab42bd649ef3283c2MD51open access1884/849602023-11-17 19:46:40.824open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/84960Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-11-17T22:46:40Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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