Obtenção e caracterização de camadas de austenita expandida através da nitretação a baixa temperatura de AISI 316L

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ramos, Bruno Borges
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/192783
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.
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spelling Obtenção e caracterização de camadas de austenita expandida através da nitretação a baixa temperatura de AISI 316LEngenharia de materiaisAustenitaNitretaçãoPlasma de baixa temperaturaDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.Os aços inoxidáveis austeníticos possuem elevada resistência à corrosão devido ao fenômeno de passivação, que consiste na formação de óxido de cromo na superfície deste material. Estas ligas possuem alta ductilidade e baixa resistência mecânica quando comparado aos inoxidáveis ferríticos e martensíticos. Tratamentos termoquímicos, como a nitretação, podem ser utilizados com a finalidade de aumentar a dureza da superfície destas ligas, porém a fina camada de óxido que se forma espontaneamente na superfície destes materiais tem efeito deletério no processo de difusão. Por isso técnicas que promovem pulverização através da aceleração de íons, como a nitretação assistida por plasma (NAP), têm sido preferidas para o tratamento destes materiais. As técnicas de NAP permitem tratamentos a baixas temperaturas que se caracterizam pela formação de uma camada supersaturada em nitrogênio evitando a formação e precipitação de nitretos de cromo nos aços inoxidáveis austeníticos. A formação desta camada, conhecida como austenita expandida, é ideal para aplicações que visam simultaneamente propriedades químicas e mecânicas. A fase consiste em uma solução intersticial de nitrogênio em austenita para além dos limites de equilíbrio termodinâmico, para valores entre 20 at% e 40 at% de nitrogênio. O estado da arte tem explorado as diferenças entre as propriedades de camadas nitretadas na faixa de temperatura entre 350°C e 550°C, mas poucos estudos se aprofundaram na influência da quantidade de nitrogênio nas propriedades químicas e mecânicas. Assume-se aqui que uma liga inoxidável com diferentes teores de nitrogênio, tratado como elemento de liga, deve apresentar diferentes propriedades de resposta. Antecede ao estudo da resposta química e mecânica, a fabricação de camadas com diferentes teores de nitrogênio, e o domínio dos parâmetros de nitretação que permitam sua fabricação. Sendo assim o trabalho a seguir, através da variação de parâmetros de processo (potencial aplicado, razão cíclica e pressão), obteve diferentes características da camada de austenita expandida em um aço inoxidável 316L. Através das técnicas de Difração de raios X, microdureza Vickers, MEV e EDS, pôde-se caracterizar camadas enriquecidas por nitrogênio com espessuras que variam de cerca de 2µm a 8µm e com teores máximos de nitrogênio na faixa de 18 at% a 38 at%, que permitiram níveis de expansão da célula unitária entre 3% e 9% do parâmetro de rede inicial.Abstract : The austenitic stainless steels have high corrosion resistance due to the passivation phenomenon that consists on the formation of chromium oxide on the materials surface. These alloys have high ductility and low mechanical strength when compared to ferritic and martensitic stainless alloys. Thermochemical treatments, like nitriding, can be used to increase the surface hardness of these alloys, but the thin oxide layer that is spontaneously formed on the surface of these materials has a deleterious effect on the diffusion process. Because of that, techniques that promote pulverization through ion acceleration, as the plasma nitriding process, have been preferred to treat these materials. The plasma nitriding techniques allow treatments at low temperatures that are characterized by the formation of a nitrogen supersaturated layer, avoiding the formation and precipitation of chromium nitrides on austenitic stainless steels. The formation of this layer, known as expanded austenite, is ideal to applications that simultaneously require chemical and physical properties. The phase consists of an interstitial solution of nitrogen in austenite above the thermodynamic equilibrium limits, with nitrogen values between 20 at% and 40 at%. The state of the art has been exploring the differences between the properties of layers nitrided between 350 °C e 550 °C, but few studies deepened on the influence of the nitrogen quantity on the chemical and mechanical properties. Here, it s assumed that a stainless alloy with different levels of nitrogen, treated as an alloying element, should present different properties. The fabrication of layers with different nitrogen levels and the mastery of the nitriding parameters that allow their fabrication precedes the study of the chemical and mechanical response. Therefore, the following study, through the variation of the process parameters (applied voltage, duty cycle and pressure), obtained different characteristics of the expanded austenite layer in a 316L stainless steel. X-ray diffraction, Vickers microhardness, SEM and EDS techniques allow to characterize layers enriched in nitrogen with thickness around 2 µm to 8 µm and with maximum nitrogen levels between 18 at% and 38 at%, which allowed levels of unit cell expansion between 3% and 9% of the original lattice parameter.Binder, CristianoMaliska, Ana MariaUniversidade Federal de Santa CatarinaRamos, Bruno Borges2019-01-05T03:02:05Z2019-01-05T03:02:05Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis107 p.| il., gráfs.application/pdf355881https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/192783porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-01-05T03:02:06Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/192783Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732019-01-05T03:02:06Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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