Tratamento termoquímico inovativo de baixa temperatura para aços de alta temperabilidade : formação da camada de austenita expandida por nitrogênio em substrato martensítico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Toscano, Tarciana Dieb, 1994-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/61892
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Silvio Francisco Brunatto
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spelling Toscano, Tarciana Dieb, 1994-Cardoso, Rodrigo Perito, 1978-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaBrunatto, Silvio Francisco, 1967-2019-08-01T16:49:29Z2019-08-01T16:49:29Z2019https://hdl.handle.net/1884/61892Orientador: Prof. Dr. Silvio Francisco BrunattoCoorientador: Prof. Dr. Rodrigo Perito CardosoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 14/02/2019Inclui referências: p. 84-91Área de concentração: ManufaturaResumo: Neste trabalho, o aço inoxidável martensitíco CA-6NM é submetido a uma proposta inovadora no campo dos tratamentos termoquímicos por plasma à baixa temperatura. Esta metodologia sugere que materiais com alta temperabilidade sejam processados no campo da austenita metaestável indicado no diagrama de transformação isotérmica e/ou de resfriamento contínuo do material tratado. Após a completa austenitização do material, o tratamento de nitretação por plasma ocorre antes do início de transformação martensitíca da liga, com intuito de estabilização da camada superficial de austenita expandida em um substrato martensitíco. Visando estudar o comportamento da matéria-prima quando submetida a este processo inovador, duas séries de nitretações por plasma foram realizadas. A Série I tem por intuito avaliar o efeito da variação da temperatura de tratamento nas características superficiais da camada formada, como morfologia e dureza Vickers. A Série II avalia-se o efeito do tempo na cinética de formação da camada tratada. A nitretação por plasma à baixa temperatura para a Série I, foi realizada nas temperaturas de 500°C, 450°C, 400°C, 350°C e 300°C por 8 horas, já os tratamentos da Série II as amostras foram nitretadas por 2, 4, 8 e 16 horas a uma temperatura fixa em 400°C. Nas duas séries citadas os tratamentos foram realizados usando pressão de 3 Torr e atmosfera de 60 % N2 + 20°% Ar + 20% H2 com fluxo gasoso de 5×10?6 m3s?1. Para a caracterização das amostras antes e depois dos tramentos foi usado microscopia ótica, difração de raios X, miscroscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por energia dispersiva bem como ensaio de dureza Vickers. A partir das análises dos resultados obtidos temos que, após a nitretação por plasma, o material possui camada contituída de austenita expandida por nitrogênio ( ?N ) e um substrato totalmente martensítico. Foram obtidos, também, consideráveis incrementos na dureza do material após a nitretação quando confrontados com os resultados das amostras não nitretadas. Os resultados aqui mostrados, reforçam o potencial da aplicação do tratamento de austenitização seguido por nitretação por plasma da austenita metaestável no aço inoxidável martensitíco CA- 6NM. Palavras-chave: Tratamento termoquímico inovador por plasma à baixa temperatura, aços de alta temperabilidade, camada superficial de austenita expandida, aços martensíticos.Abstract: In the present work, the CA-6NM stainless martensitic steel is subjected to an innovative proposal in the low temperature plasma thermochemical treatment field. This methodology implies that high hardenability materials are treated at the austenitic metastable austenite field, indicated in isothermal and/or continuous cooling transformation diagrams of the treated material. After the complete austenitization of the material, the plasma nitriding treatment takes place before the martensitic transformation beginning in the alloy, in order to stabilize the superficial layer of Nexpanded austenite on a martensitic substrate. Aiming to study the behavior of the raw material when subjected to undergone this innovative process, two plasma nitriding series were carried out. The Series I aims to evaluate the temperature variation effect on surface characteristics of the formed layer, such as microstructure, phases constitution and Vickers hardness. The Series II also evaluates the time effect on the obtained surface characteristics. in both the cases, the kinetics of the treated layers formation was studied. The low temperature plasma nitriding for Series I was carried out at 500, 450, 400, 350 and 300 ºC during 8 h, while for Series II treatments the samples were perfomed nitrided during 2, 4, 8 and 16 h at a fixed temperature of 400 ºC. In both the series the treatments were carried out utilizing a pressure of 3 Torr and atmosphere of 60% N2 +20% Ar + 20% H2 with a gaseous mixture flow of 5×10?6 m3s?1. For the samples' characterization before and after the treatments, it was utilized optical microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy-dispersive Xrays spectroscopy as well as Vickers hardness test. The analysis of the obtained results points out that after the plasma nitriding, the material possesses a layer constituted of nitrogen expanded austenite (?N) on a martensitic bulk substrate. It was also obtained remarkable hardness increments of the material after the nitriding when compared with the non-nitrided samples results. The obtained results enhance the application potential of the austenitization treatment followed by plasma nitriding inmetastable austenite fild of a CA-6NM martensitic stainless steel. Key-words: Innovative thermochemical treatment by low-temperature d.c plasma, high-hardenability steels, superficial layer of N-expanded austenite, martensitic steels91 p. : il.application/pdfProcesso de endurecimento superficialAço inoxidávelPlasma - OscilaçõesEngenharia MecânicaTratamento termoquímico inovativo de baixa temperatura para aços de alta temperabilidade : formação da camada de austenita expandida por nitrogênio em substrato martensíticoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - TARCIANA DIEB TOSCANO.pdfapplication/pdf7999706https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/61892/1/R%20-%20D%20-%20TARCIANA%20DIEB%20TOSCANO.pdfad27789dedb1e6424e28fafac705eec8MD51open access1884/618922019-08-01 13:49:29.347open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/61892Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-08-01T16:49:29Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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