Título

AVALIAÇÕES TRIBOLÓGICAS DO AÇO FERRAMENTA AISI D2 NITRETADO A PLASMA

TRIBOLOGICAL EVALUATION OF THE PLASMA NITRIDED AISI D2 TOOL STEEL

Autoria

Conci, Maycoln Depianti; Júnior, Adonias Ribeiro Franco

DOI

10.5151/2594-5327-21370

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Resumo

O aço ferramenta AISI D2 é um dos mais utilizados para trabalho a frio na indústria por apresentar uma excelente combinação de resistência e tenacidade. A resistência ao desgaste, que é uma das propriedades mais importantes desse tipo de aço, pode ser melhorada pela utilização do tratamento termoquímico de nitretação a plasma. O presente trabalho estuda o efeito de variáveis do processo de nitretação no aprimoramento das propriedades tribológicas, como dureza superficial e coeficiente de desgaste do aço ferramenta AISI D2. Amostras foram tratadas por 1 hora, 3 horas e 6 horas, em temperatura de 500ºC, com uma pressão fixada em 4 Torr, utilizando-se diferentes misturas gasosas de nitrogênio, hidrogênio e argônio na formação de camadas nitretadas. A resistência ao desgaste microabrasivo foi avaliada através de ensaios de desgaste abrasivo do tipo “esfera livre”. Os melhores resultados em termos de resistência ao desgaste microabrasivo foram obtidos para tempos de tratamento mais curtos, sendo que a introdução de 2% de argônio acarretou um aumento de aproximadamente 200 HV na dureza superficial do material. Este incremento nas propriedades tribológicas da superfície é atribuído à melhor combinação dos gases no processo onde o nitrogênio difundido na matriz martensítica e os carbonetos não dissolvidos nos tratamentos térmicos propiciaram um aumento significativo da dureza superficial e, consequentemente, um aumento na resistência ao desgaste.

 

The AISI D2 tool steel is used in cold working due to a good combination of strength and toughness. The wear resistance, which is the most important property of these steels, can be improved by using the thermo-chemical treatment of plasma nitriding. This work studies the effect of variables of the plasma nitriding used for improving tribological properties, such as surface hardness and wear coefficient of the AISI D2 tool steel. Samples were treated for 1 h, 3 h and 6 h, at 500°C, at pressure of 4 Torr, in different gas atmospheres of nitrogen, hydrogen and argon. The wear resistance of the nitride materials was evaluated using the micro-abrasion wear testing. The best results in terms of micro-abrasion wear resistance were obtained for shorter times of treatment, and the addition of 2% of argon to the gas mixture led to an increase of about 200 HV in the surface hardness of the material. This increase is attributed to the best combination of treatment gases, where the nitrogen diffused through the martensitic matrix and the nom-dissolved carbides provided a significant increase in surface hardness and, as a result, an increase in wear resistance.

Palavras-chave

Desgaste microabrasivo; Aço ferramenta AISI D2; Nitretação a plasma.

Microabrasive wear; AISI D2 tool steel; Plasma nitriding.