Title

AVALIAÇÃO DO AÇO SAE 4144 NITRETADO À PLASMA E NITROCARBURIZADO

EVALUATION OF SAE 4144 STEEL PLASMA NITRIDED AND NITROCARBURIZED

Authorship

Féder, Clarissa Growoski; Ogata, Humberto; Oliveira, Ana Sofia C.M D

Féder, Clarissa Growoski

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Ogata, Humberto

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Oliveira, Ana Sofia C.M D

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DOI

10.5151/2594-5327-0407

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Abstract

Este trabalho tem como objetivo comparar superfícies do aço SAE 4144 nitretadas a plasma e nitrocarburizadas. Foram realizados ensaios de desgaste e fadiga para avaliação do desempenho das superfícies, além da caracterização das microestruturas e dureza HV1 obtidas dos dois processamentos. No ensaio de desgaste, amostras cilíndricas de 10 mm de diâmetro foram submetidas a 500 e 3000 m de distância com uma carga de 2 kg e velocidade de 0,02 m/s. Foi medida a perda de massa para cada distância. O ensaio de fadiga foi realizado com uma freqüência de 15 Hz e uma força máxima de 30 N. Para a caracterização das superfícies utilizou-se microscopia ótica para avaliação das microestruturas, microscopia eletrônica de varredura, difração de Raio-X para identificação das fases e ensaio de dureza HV1. A caracterização das microestruturas mostrou que a amostra nitretada a plasma apresenta a camada branca com metade da espessura produzida na nitrocarburização, porém apresenta uma camada de difusão (550HV) de 0,2 mm. O perfil de dureza dos dois processamentos mostra uma diferença de aproximadamente 200 HV a 0,10 mm da superfície. No ensaio de desgaste a amostra nitrocarburizada teve menor perda de massa à pequenas distâncias e à distâncias maiores a perda de massa foi menor para a amostra nitretada à plasma. O ensaio de fadiga foi influenciado pela qualidade do material, com presença de inclusões.

The aim of this work is to compare SAE 4144 steel nitrided surfaces. Two processes were used: plasma nitriding and nitrocarburization. Surfaces were characterized for their microstructures by optical microscopy, Vickers hardness profile under 1 kg load and their performance assessed by sliding wear of a nitrided piece against a 58 HRC disk and fatigue tests. Microstructure evaluation confirmed predictions from the literature. Structures comprise a compound layer on the surface and a diffusion layer immediately below this one. Plasma Nitrided parts exhibited a narrower compound layer and a diffusion layer (550HV1) which was not found in the nitrocarburized parts. Hardness profiles confirmed the differences between the nitriding processes selected with plasma nitriding surfaces exhibiting significantly higher hardness. The almost 200 HV difference can be associated with the compound structures observed in each surface. Sliding wear results showed that for shorter distances the mass loss was smaller for the nitrocarburized parts and for the longer distance this behavior changed and plasma nitrided surface exhibited lower mass loss. The fatigue test was influenced by the quality of the material which had inclusions.

Keywords

Nitretação; Desgaste; Fadiga; Caracterização.

Nitrided; Sliding wear; Fatigue; Characterization.