Title

INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS DE TRATAMENTO TÉRMICO E DA NITRETAÇÃO SOB PLASMA NO ENDURECIMENTO DO AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO AISI 420

INFLUENCE OF HEAT TREATMENT AND PLASMA NITRIDING PARAMETERS ON HARDENING MARTENSITIC STAINLESS STEEL AISI 420

Authorship

Pinedo, Carlos Eduardo; Monteiro, Waldemar Alfredo; ,

Pinedo, Carlos Eduardo

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Monteiro, Waldemar Alfredo

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DOI

10.5151/5463-5463-17101

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Abstract

O processo de nitretação tem sido usado com algumas limitações para elevar a resposta ao desgaste dos aços inoxidável martensítico tipo AISI 420. Os problemas estão relacionados à combinação entre endurecimento, resistência à corrosão, desempenho em desgaste e dureza do substrato após o tratamento superficial. Este trabalho apresenta um estudo sobre a combinação entre diferentes parâmetros de tratamento térmico com o tratamento superficial de nitretação sob plasma para o aço inoxidável martensítico AISI 420. Diferentes parâmetros de tratamento térmico foram previamente estudados para atingir durezas de substrato entre 38 – 50 HRC. As amostras foram nitretadas pelo processo de plasma pulsado. As temperaturas de nitretação variaram entre 480 – 560oC, por tempos de 1 a 4 horas. A caracterização microestrutural utilizou microscopia ótica e difração de raios-X. A dureza do substrato e da superfície foi determinada pelo metido Rockwell e por microdureza Vickers. Os resultados mostram que a nitretação sob plasma promove um elevado nível de endurecimento, atingindo 1500 HV. Para substratos tratados para 50 HRC a temperatura de nitretação tem uma forte influência no endurecimento. Aumentado a temperatura de nitretação de 480 para 560oC, a dureza do substrato diminui consideravelmente e o endurecimento superficial esperado fica comprometido. Utilizando uma dureza de partida de 38 HRC o endurecimento superficial atinge seu potencial pleno para todas as temperaturas estudadas. Como conseqüência, diferentes rotas de tratamento térmico e superficial são discutidas.

Nitriding has been used for martensitic stainless steels to increase surface hardness. However, problems may arise related to surface hardness, core hardness, corrosion and wear resistance. This work presents results on the relation between heat treatment and plasma nitriding parameters in order to obtain the best properties combination. Heat treatments were carried out to reach hardness between 38 – 50 HRC. Plasma nitriding were o carried out on temperatures ranging 480 – 560 C, using times from 1 to 16 hours. X-ray diffraction, optical microscopy, Rockwell C hardness and Vickers microhardness were used to characterize the treatments. Results show that plasma nitriding increases surface hardness up to 1500HV. When substrate is quenched and tempered to 50HRC the plasma nitriding temperature has a strong influence on hardening behaviour. Increasing nitriding o temperature from 480 to 560 C substrate hardness drops from 50 to 38 HRC. Otherwise, using start tempered and quenched core hardness close to 38 HRC full surface hardening is reached after plasma nitriding and no core hardness drop is verified. As a consequence different routes for heat treatment and plasma nitriding are discussed herein.

Keywords

Aço inoxidável martensítico; Tratamento térmico; Nitretação sob plasma.

Martensitic stainless steel; Heat treatment; Plasma nitriding.