Nitretação por plasma do aço ISO 5832-1 em alta temperatura: Influência do tempo de tratamento e sua aplicação no processo "SHTPN"

Abstract

RESUMOCorpos de prova de aço inoxidável ISSO 5832-1 foram nitretados em uma atmosfera de 90% vol. N2 + 10% vol. H2, a uma temperatura de 870ºC. Os tempos de processamento estudados foram 1, 3 e 5 h. Utilizaram-se as seguintes técnicas de análise: difração de raios-x (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers, além da análise da variação de massa. Os resultados indicaram um crescimento difusivo da camada composta. O aumento do tempo promoveu uma maior incorporação de nitrogênio no material, porém, devido à maior difusão em volume e a consequente formação de camadas mais espessas, fases mais pobres nesse elemento foram identificadas. Verificou-se, ainda, uma diminuição da dureza da camada nitretada com o aumento do tempo de tratamento. O ganho de massa, bem como o crescimento da camada nitretada, foi crescente com o tempo de tratamento. Dentre os tempos estudados, o que mais se adequou ao posterior tratamento de "SHTPN" foi o de 3h, principalmente devido ao tamanho de grão, associado à incorporação de nitrogênio obtida. Palavras-chave:Nitretação por plasma, aços inoxidáveis, ISO 5832-1, SHTPN. ABSTRACTSamples of stainless steel ISO 5832-1 were nitrided in a gas mixture of 90% N2 + 10% H2 at a temperature of 870ºC. The treatment times were 1, 3 and 5 hours. Treated samples were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Vickers microhardness, as well as analyze of the mass variation. The results indicated the diffusion growth of the compound layer. The increased time promoted a greater uptake of nitrogen in the material, however, due to higher bulk diffusion and the consequent formation of thicker layers, phases poor in this element were identified. There was also a decrease in hardness of the nitrided layer with increasing treatment time. The gain in mass, as well as growth of the nitrided layer, increased with treatment time. For the subsequent SHTPN treatment the nitriding time of 3 h was the most suitable, mainly due to grain size, associated with the obtained nitrogen incorporation.

Effect of plasma nitriding time on the structural and mechanical properties of AISI‐O1 steel

“…In approximately 25 μm the N6h‐O1 sample is the only one that has microhardness equal to the As‐O1 sample. This suggest that the longer treatment time, greater the microhardness in deeper layers 18,30,32 …”

“…However, it is not possible to verify through the FE-SEM images in the diffusion zone, as presented in other studies. 27,30 Reis et al 30 suggest that this may occur due to the fact that at the usual plasma processing temperatures (350 • C-550 • C), both the nitrogen solubility in the alloy and the diffusion coefficient of nitrogen are smaller and a layer of nitrides (compounds layer) is formed. Thus, this layer acts as a barrier that prevents the continuous growth of the compound layer, or the diffusion zone.…”