Title

INFLUÊNCIA DO TEMPO DE NITRETAÇÃO A PLASMA NA RESISTÊNCIA AO DESGASTE MICROABRASIVO DO AÇO FERRAMENTA AISI H13

INFLUENCE OF THE PLASMA NITRIDING TIME ON MICRO-ABRASIVE WEAR BEHAVIOUR OF AN AISI H13 TOOL STEEL

Authorship

Melado, André Caetano; Junior, Wellington Azevedo Silva; Silva, Flávio José da; Júnior, Adonias Ribeiro Franco

Melado, André Caetano

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Junior, Wellington Azevedo Silva

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Silva, Flávio José da

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Júnior, Adonias Ribeiro Franco

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DOI

10.5151/5463-5463-18544

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Abstract

Neste trabalho foi avaliada a influência do tempo de nitretação a plasma na resistência ao desgaste microabrasivo do aço ferramenta para trabalho a quente AISI H13. Os tratamentos termoquímicos de nitretação a plasma foram realizados na temperatura de 500°C, por tempos variando de 30 minutos a seis horas, sob atmosferas gasosas de [10% N2 + 90% H2] e [20% N2 + 80% H2]. Foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaio instrumentado de dureza e difração de raios-x para a caracterização das camadas nitretadas. A resistência ao desgaste abrasivo do material nitretado sob as diferentes condições foi avaliada por ensaio de desgaste microabrasivo do tipo esfera livre. Observou-se que as camadas nitretadas obtidas com o uso de 10% N2 e por tempos de aproximadamente quatro horas apresentam maior resistência ao desgaste microabrasivo devido à formação de zonas de difusão relativamente espessas e livres de nitretos em contornos de grão da austenita prévia. Já as camadas nitretadas obtidas com 20% N2 e por tempos mais longos, apesar de espessas, apresentam em sua estrutura uma camada branca dura e frágil, composta basicamente pelos nitretos Fe4N-γ’ e Fe2-3N-ε. Os resultados mostram que nessas camadas o aumento do tempo de nitretação aumenta a quantidade de precipitados em contornos de grãos e promove o engrossamento do nitreto CrN, resultando em diminuição progressiva da resistência ao desgaste microabrasivo do material nitretado.

This paper reports the influence of plasma nitriding time on the micro-abrasive wear behavior of an AISI H13 tool steel. Samples were nitrided at 500°C using [10% N2 + 90% H2) and (20% N2 + 80% H2) containing gas mixtures and nitriding times varying from one hour to six hours. Scanning electron microscopy (SEM), hardness testing and x-ray diffraction were used to characterize the nitrided layers. The effect of nitrided layer microstructure on abrasive wear resistance was evaluated using “free ball” micro-scale abrasion wear tests. It was observed that plasma nitriding carried out using 10% N2 and for nitriding times of four hours promotes a higher micro-abrasive wear resistance due to the formation of thicker diffusion zones without grain boundary nitrides. Increasing % N2 in gas mixture leads to the formation both of grain boundary precipitates and white layer on surface of the nitrided layer, decreasing the micro-abrasive wear resistance of the steel.

Keywords

Nitretação a plasma; Desgaste microabrasivo; Aço ferramenta AISI H13.

Plasma nitriding; Micro-abrasive wear; AISI H13 tool steel.