Nitrocementação assistida por plasma do aço inoxidável AISI 420 utilizando metano e trimetilborato como percursores de carbono

Abstract

Resumo: A busca por alta produtividade exige que pecas e componentes operem em condicoes cada vez mais severas, o que pode demandar um tratamento superficial a fim de elevar a dureza e a resistencia a corrosao. Dentre as tecnicas disponiveis, os tratamentos termoquimicos atendem a esses propositos mediante a introducao de elementos como nitrogenio e carbono, como por exemplo, atraves da tecnica de nitrocementacao assistida por plasma. O resultado e a formacao de carbonitretos ou introducao de elementos de liga em solucao solida que alteram as propriedades superficiais dos materiais tratados. No caso dos acos inoxidaveis estes tratamentos devem ser conduzidos as baixas temperaturas para evitar a sensitizacao. Nesse contexto, no presente trabalho foram estudadas as caracteristicas microestruturais e dureza do aco inoxidavel martensitico AISI 420 nitrocementado por plasma a baixa temperatura. Foi variada a temperatura de tratamento (300, 350, 400 e 450 °C) e foram comparadas misturas gasosas com metano e com trimetilborato (TMB) como fonte de carbono. Os parametros mantidos constantes foram: tempo (4 horas), pressao (3 Torr), tensao de trabalho (600 V) e fluxo gasoso (200 sccm). As misturas gasosas foram: 71 % N2 + 18 % H2 + 10 % Ar + 1 % CH4, e 71,95 % N2 + 18 % H2 + 10 % Ar + 0,05 % TMB. As camadas tratadas foram caracterizadas por microscopia otica e eletronica de varredura, difracao de raios-x, medicoes de microdurezas e rugosidade. Os resultados demonstram alteracoes superficiais claras a partir de 350 °C, que se inicia pela introducao de nitrogenio e carbono na martensita. Nitidas camadas nitrocementadas foram obtidas para ambos os precursores em temperaturas de 400 e 450 °C. Entretanto nestes casos ocorreu sensitizacao da superficie tratada. Assim pode-se esperar uma condicao otima de tratamento entre 350 e 400 °C, conciliando com um aumento de dureza.