Title

INFLUÊNCIA DA PRÉ-NITRETAÇÃO A PLASMA SOBRE O COMPORTAMENTO TRIBOLÓGICO DOS FILMES TIALN E ALCRN DEPOSITADOS EM AÇO RÁPIDO AISI M2

INFLUENCE OF PLASMA PRENITRIDING ON THE TRIBOLOGIC BEHAVIOR OF TIALN AND ALCRN FILMS ON AISI M2 HIGH-SPEED STEEL

Authorship

Kieckow, Flávio; Kwietniewski, Carlos Fortis; Fontana, Walter; Strohaecker, Telmo Roberto; Tier, Marco Durlo; Souza, André João de

Kieckow, Flávio

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Kwietniewski, Carlos Fortis

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Fontana, Walter

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Strohaecker, Telmo Roberto

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Tier, Marco Durlo

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Souza, André João de

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DOI

10.5151/2594-5327-0446

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Abstract

Neste trabalho foi investigado o comportamento mecânico do sistema dúplex. Os sistemas analisados foram compostos por substrato de aço rápido AISI M2 nitretado a plasma e revestimentos ternários de TiAlN e AlCrN. A nitretação a plasma foi conduzida de modo a se obter apenas a camada de difusão, sem a formação de compostos. Alguns parâmetros de nitretação foram variados com o objetivo de analisar o efeito das transformações metalúrgicas na zona de difusão sobre a adesão dos filmes e o efeito da capacidade de suportar carga do substrato nitretado sobre o desempenho tribológico dos sistemas dúplex citados quando em aplicações práticas. As transformações metalúrgicas das superfícies nitretadas foram analisadas por difração de raios-X. Ensaios de indentação Rockwell-C foram utilizados para avaliar a capacidade de sustentação de carga e a adesão dos sistemas dúplex. O comportamento tribológico foi avaliado através de ensaio de usinagem por torneamento a seco, onde foram analisados o desgaste e o fim da vida da ferramenta. Os resultados mostraram um aumento em até 350% no tempo de vida das ferramentas pré- nitretadas. As amostras com maior capacidade de sustentar carga tiveram o aparecimento do desgaste de cratera retardado em até 700%. As transformações metalúrgicas promovidas pela nitretação na superfície do substrato parecem exercer influência sobre a adesão e sobre o comportamento mecânico do filme duro. Os revestimentos utilizados apresentaram comportamentos bem distintos em relação ao tratamento superficial prévio.

This work investigates the mechanical behavior of the duplex systems. The systems analyzed in this study were composed by TiAIN and AICrN coatings on plasma-nitrided high- speed steel AISI M2. Bright plasma nitriding was conducted so as to obtain only a diffusion layer without compound layers. Some nitriding process parameters suffered variations aiming at analyzing the effect of metallurgic transformation on film adhesion in the diffusion zone as well as the load bearing capacity of the nitraded substrate on the tribologic performance in the practical applications of the systems referred to above. The metallurgic transformations of the nitrided surfaces were analyzed through X-ray diffraction. Rockwell-C adhesion tests were used to evaluate the duplex systems adhesion and load bearing capacity. Tribologic behavior was evaluated through the single-point turning tools made with the investigated systems, in which wear and tool-life testing were analyzed. Results indicated an increase of up to 350% in the tool-life of pre-nitrided tools. The samples with higher load-carrying capacity had the threshold crater wear delayed in up to 700%. Metallurgic transformation promoted in the substrate surface by nitriding seems to exert influence on adhesion and on the mechanical behavior of hard film. The coatings used in this research presented a highly different behavior in relation to previous superficial treatment.

Keywords

Dúplex; Nitretação a plasma; AISI M2; Tribologia.

Duplex; Plasma nitriding; AISI M2; Tribology.