Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/doi/10.4322/tmm.2011.014
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Artigo Original

TRATAMENTO TÉRMICO E DE NITRETAÇÃO SOB PLASMA DO AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO AISI 420

INFLUENCE OF HEAT TREATMENT AND PLASMA NITRIDING PARAMETERS ON HARDENING MARTENSITIC STAINLESS STEEL AISI 420

Pinedo, Carlos Eduardo; Monteiro, Waldemar Alfredo

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Resumo

O processo de nitretação tem sido usado com algumas limitações para elevar a resposta ao desgaste dos aços inoxidável martensítico tipo AISI 420. Os problemas estão relacionados à combinação entre endurecimento, resistência à corrosão, desempenho em desgaste e dureza do substrato após o tratamento superficial. Este trabalho apresenta a combinação entre diferentes parâmetros de tratamento térmico e superficial de nitretação sob plasma. Diferentes parâmetros de tratamento térmico foram previamente estudados para atingir durezas de substrato entre 38 HCR e 50 HRC. As amostras foram nitretadas pelo processo de plasma pulsado. As temperaturas de nitretação variaram entre 480°C e 560°C, por tempos entre 1 hora e 16 horas. A caracterização microestrutural utilizou as técnicas de microscopia óptica e de difração de raios X. As durezas do substrato e da superfície foram determinadas pelo método de dureza Rockwell e por microdureza Vickers. A nitretação sob plasma promove um elevado endurecimento, atingindo 1.500 HV. Para substratos tratados para 50 HRC, a temperatura de nitretação tem uma forte influência no endurecimento. Utilizando uma dureza de partida de 38 HRC o endurecimento superficial atinge seu potencial pleno para todas as temperaturas estudadas. Como consequência, são discutidas diferentes rotas de tratamento térmico e superficial.

Palavras-chave

Aço inoxidável martensítico, Tratamento térmico, Nitretação sob plasma

Abstract

Nitriding has been used for martensitic stainless steels to increase surface hardness. However, problems may arise related to surface hardness, core hardness, and corrosion wear resistance. This work presents results on the relation between heat treatment and plasma nitriding parameters in order to obtain the best properties combination. Heat treatments were carried out to reach hardness between 38 and 50 HRC. Plasma nitriding were carried out on temperatures ranging from 480 to 560°C, using times from 1 to 16 hours. X-ray diffraction, optical microscopy, Rockwell C hardness and Vickers microhardness techniques were used to characterize the treatments. Results show that plasma nitriding increases surface hardness up to 1,500 HV. When substrate is quenched and tempered to 50 HRC the plasma nitriding temperature has a strong influence on hardening behaviour. Increasing nitriding temperature from 480 to 560°C substrate hardness drops from 50 to 38 HRC. Otherwise, using start tempered and quenched core hardness close to 38 HRC full surface hardening is reached after plasma nitriding and no core hardness drop is verified. As a consequence different routes for heat treatment and plasma nitriding are discussed herein.

Keywords

Martensitic stainless steel, Heat treatment, Plasma nitriding

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