Título

AÇO INOXIDÁVEL NITRETADO COM GRADIENTE DE DUREZA REDUZIDO PARA AMBIENTES DE ALTO CARREGAMENTO E CORROSIVIDADE

GAS NITRIDED STAINLESS STEEL WITH REDUCED HARDNESS GRADIENT TO HIGH LOADED AND CORROSIVE ENVIRONMENT

Autoria

Marques, Gisela Ablas; Ferrarese, André; Bruno, Rafael Antonio; Vatavuk, Jan

DOI

10.5151/2594-5327-00003

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Resumo

O aço inoxidável nitretado é aplicado em componentes de motor com o intuito de reduzir o desgaste em operação. Um exemplo dessa aplicação são os anéis de pistão. Usando o processo de nitretação a gás, essa é a principal aplicação em anéis de compressção na Europa e no Mercosul. Essas aplicações são as de piores condições tribológicas, uma vez que está próxima à câmara de combustão, exposta às maiores cargas mecânicas e térmicas. Quando o motor é prejetado para operar com Etanol em um conceito de abastecimento flexível, as cargas mecânicas aumentam de 20 a 30% e os sub-produtos da combustão apresentam maior características de corrosão do que quando se roda com gasolina. Também é observado o mecanismo de destacamento chamado spalling nas condições de teste mencionadas. Nesse ambiente agressivo, foi projetado um novo tratamento de nitretação com o intuito de melhorar a tenacidade através de um gradiente de dureza específico. Tal desenvolvimento não só reorganizou o gradiente de dureza mas também redistribuiu os carbetos num arranjo diferente do que o do processo corrente. Esse arranjo eliminou as ocorrências de "cabelos de anjo" que também melhoraram a tenacidade da camada nitretada. Testes de bancada e testes de motor foram conduzidos com o objetivo de avaliar resistência a fadiga, travamento e desgaste do novo tratamento desenvolvido quando aplicado em um anel de de pistão de compressão para motores de abastecimento flexível funcionando com Etanol.

 

The nitrided stainless steel is applied on engine components in order to reduce the wear under operation. One application of this is on piston rings. Using the gas nitriding process it is the main application on the top compression rings in Europe and Mercosul. This application is the one with worst tribological conditions once it is near to the combustion chamber exposed to the highest mechanical and thermal loads. When the engine is designed to run with Ethanol in a flex fuel design, the mechanical load increases between 20 to 30% and the sub-products of combustion presents higher corrosion characteristics then when it is run with gasoline. It is also observed a mechanism of detachement called spalling in the mentioned running conditions. Under this agressive environment it was designed a new stainless nitriding treatment in order to improve the toughness through specific hardness gradient. Such development not only reorganized the hardness gradient but also redistributed the carbides in a different arrangement than current process. This arrangement eliminated the occurrances of "angel hair" which also improved the toughness of the nitrided layer. Rig tests and engine tests were conduced in order to evaluate fatigue, scuffing and wear resistance of the developed treatment when applied in a top compression ring of flex fuel engines running with Ethanol.

Palavras-chave

Nitretação a gás; Trincas por meio ambiente; Etanol.

Gas nitriding; Environmental cracks; Ethanol.