Título

INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO SUPERFICIAL DE SHTPN NO COMPORTAMENTO TRIBOLÓGICO DO AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO AISI 409

INFLUENCE OF SHTPN SURFACE TREATMENT ON THE TRIBOLOGICAL BEHAVIOR OF STAINLESS STEEL AISI 409

Autoria

Rafael Amboss Pinto; Vanessa Hungria Amboss Pinto; Paulo César Borges; Giuseppe Pintaúde

DOI

10.5151/1516-392X-24770

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Resumo

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

 

The goal of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) is adding nitrogen in solid solution on the steel surface, leading to austenite formation during the solution heat treatment, allowing formation of nitrogen martensite during cooling. Samples on the following conditions were tested: supply condition (ferritic); nitrided (with compounds layer); after SHTPN (non-tempered martensite); and SHTPN followed by four tempering temperatures. The tribological tests were carried out in the plane-sphere configuration, reciprocation movement. The wear mechanisms were assessed by SEM and the wear tracks’ depth were measure through 3D roughness measurement machine. The condition with best wear resistance was the nitrided one. However, the worn surface presented microcracks. The supply sample and the sample tempered at 600°C presented the same tribological behavior, showing mainly adhesion, with plastic deformations at the surface. When compared to the supply state, all other conditions shown smaller wear depths, with wear mechanisms from abrasion to adhesion as the tempering temperature increases. The low allowance of plastic deformation by martensite on the SHTPN sample cause fractures on the sides of the wear track, this behavior didn’t occur for the tempered conditions.

Palavras-chave

Engenharia de superfície; aço inoxidável ferrítico; martensita de nitrogênio; SHTPN; desgaste por deslizamento

Surface engineering; Ferritic stainless steel; Nitrogen martensite; SHTPN; Sliding wear