Estrutura e propriedades do aço inoxidável austenítico AISI 316L Grau ASTM F138 nitretado sob plasma à baixa temperatura

Abstract

ResumoOs aços inoxidáveis austeníticos possuem restrições para a nitretação nas temperaturas convencionais, próximas de 550ºC, devido à precipitação intensa de nitretos de cromo na zona de difusão. Essa precipitação eleva a dureza, mas deteriora as propriedades de corrosão. O uso do processo de nitretação sob plasma permite introduzir nitrogênio em temperaturas inferiores a 450ºC, levando à formação de uma fi na camada de austenita expandida pelo nitrogênio ( N ). Essa fase possui uma estrutura cristalina mais bem representada pelo reticulado triclí-nico, com elevada concentração de nitrogênio em solução sólida supersaturada, a qual promove um estado de tensões residuais de compressão capaz de elevar a dureza do substrato de 4 GPa para valores próximos de 14 GPa. O Módulo de Elasticidade mantém-se próximo de 200 GPa após a nitretação. Palavras-chave:Nitretação sob plasma, aço inoxidável austenítico, endurecimento, corrosão. Abstract

Wear and Corrosion Study of Plasma Nitriding F53 Super duplex Stainless Steel

“…However, the elastic modulus of expanded austenite remained unchanged 21 , which enhanced the material wear resistance. Nie, Leyland and Matthews 22 and Tschiptschin and Pinedo 23 have reported that the stresses in the substrate/ coating interface can be minimised by matching the elastic modulus of the coating to that of the substrate, which enhances the system performance. Thus, the formation of expanded austenite should enhance the tribological properties of steel because expanded austenite has a hardening effect and its elasticity modulus is near that of the substrate 23 .…”

“…Nie, Leyland and Matthews 22 and Tschiptschin and Pinedo 23 have reported that the stresses in the substrate/ coating interface can be minimised by matching the elastic modulus of the coating to that of the substrate, which enhances the system performance. Thus, the formation of expanded austenite should enhance the tribological properties of steel because expanded austenite has a hardening effect and its elasticity modulus is near that of the substrate 23 . Figure 13 shows the open circuit potential curves of F-53 steel at different nitriding temperatures over a 4000-second period before the potentiodynamic polarisation tests were performed.…”

Uso de ensaios de microesclerometria instrumentada no estudo das propriedades da austenita expandida.

“…Tradicionalmente, os processos de nitretação aplicados aos aços inoxidáveis, utilizam-se de temperaturas na faixa dos 500 ºC [19] em banhos de sais ou, mais comumente, sob atmosfera nitretante-redutora obtida a partir da dissociação de gás amônia [18].…”

“…Temperaturas mais altas, no entanto, também favorecem a formação de compostos mais estáveis de nitrogênio, como os nitretos de cromo que precipitam na matriz metálica, reduzindo o teor de cromo na superfície e, consequentemente, prejudicando a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis [19].…”

“…Desde seu surgimento, a austenita expandida, tanto ao carbono ( C ) quanto ao nitrogênio ( N ), vem sendo estudada por diversos pesquisadores ao redor do mundo e, apesar do inegável avanço científico e tecnológico das ferramentas de análise, há muito que se progredir na investigação de suas propriedades, uma vez que as características e a natureza da nova fase ainda não são bem compreendidas até os dias de hoje [10,19,27]. Pode-se depreender da literatura pesquisada, entretanto, que há algum consenso em torno de algumas características principais: trata-se de uma fase metaestável, supersaturada por intersticiais e isenta de precipitados observáveis, apesar de alguns autores apontarem a ocorrência de precipitação nanométrica de nitreto de cromo (CrN) preferencialmente nos contornos de grão da austenita expandida [27,28].…”