Title

COMPORTAMENTO À CORROSÃO DO AÇO AISI 4140 NITRETADO SOB PLASMA EM DIFERENTES MISTURAS GASOSAS

CORROSION BEHAVIOR AFTER PLASMA NITRIDING STEEL AISI 4140 USING DIFFERENT GAS MIXTURES

Authorship

Pannoni, Fábio D.; Pinedo, Carlos E.

DOI

10.5151/2594-5327-0400

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Abstract

O estudo foi realizado em barra laminada do aço AISI 4140. Amostras foram temperadas e revenidas a vácuo para dureza de 35 HRC. Os tratamentos termoquímicos foram realizados em um reator de Nitretação sob plasma Pulsado nas temperaturas de 500 e 550oC, utilizando as misturas gasosas: 5%N2:95%H2, 75%N2:25%H2 e 90%N2:10%H2, por 12 horas. Os resultados mostram que a microestrutura varia com nas diferentes concentrações de nitrogênio na mistura gasosa. Para 5%N2 a camada nitretada é composta predominantemente pela Zona de Difusão (ZD) e nas concentrações superiores ocorre a formação da Camada de Compostos (CC). Em todos as condições foi verificado o endurecimento superficial para níveis máximos de ~ 700 HV e profundidade superior a 0,30 mm. A resposta à corrosão varia de acordo com a microestrutura superficial. Com 5%N2, a CC não é capaz de interferir na resistência à corrosão apresentando uma resistência à corrosão comparável a do material sem nitretação. Entretanto, na presença da Camada de Compostos verifica-se uma elevação sensível da resistência à corrosão com o aparecimento da região de passivação para corrente da ordem de 10-5 A.

 

The material for this work was the steel AISI 4140 received as hot rolled bar. Before nitriding were vacuum quenched and tempered to 35 HRC. DC-Pulsed Plasma Nitriding treatments were carried out at 500 e 550oC, with gas mixtures: 5%N2:95%H2, 75%N2:25%H2 and 90%N2:10%H2, by 12 hours. Results showed no compound layer formation for 5% N2 content on the gas mixture. For high concentrat5ions an extensive compound layer formation was observed. For all conditions hardening effect is efficient to increase surface hardness up to 700HV with nitrided case depth up to 0.30 mm. Corrosion behavior is strongly dependent of the surface microstructure after nitriding. When nitriding is carried out with 5%N2, the insipient compound layer do not affect the corrosion behavior and the performance is comparable to that of material without nitriding. However, for high nitrogen contents the presence of compound layer increase significantly the corrosion resistance leading to the passivation of steel on the test condition.

Keywords

Nitretação sob plasma; AISI 4140; Endurecimento; Corrosão.

Plasma nitriding; AISI 4140; Hardening; Corrosion.