Estudo da resistência à cavitação de nióbio nitretado por plasma

Abstract

Resumo: Neste trabalho foi realizado um estudo do processo de nitretacao por plasma do niobio com o objetivo de avaliar a influencia do tempo de tratamento (serie VTO), a temperatura (serie VTA) e a composicao da mistura gasosa (serie VMG) na formacao da camada nitretada do niobio, bem como na resistencia ao ensaio de cavitacao. Nos estudos de tempo e temperatura foi utilizada a composicao de mistura gasosa de 90%N2 + 10%H2. Para a serie VTO, os estudos foram realizados para os tempos de 1, 2, 3 e 4 h. Na serie VTA, as seguintes temperaturas foram utilizadas: 980, 1080 e 1180 °C. Para a serie VMG, efetuou-se o estudo de composicao da mistura gasosa e os tratamentos foram realizados com as seguintes misturas: 70%N2 + 10%H2 + 20% Ar; 50%N2 + 30%H2 + 20%Ar e 30%N2 + 50%H2 + 20%Ar. A caracterizacao das amostras foi realizada usando as tecnicas de microscopia eletronica de varredura, interferometria 3D, difratometria de raios-X, microdureza e nanoindentacao. Os ensaios de cavitacao foram conduzidos nas condicoes com e sem tratamento, conforme a norma ASTM G32-09. Foram investigados os mecanismos de desgaste que ocorrem no ensaio de cavitacao do niobio nitretado. De modo geral, as amostras nitretadas por plasma apresentaram melhor resistencia a erosao por cavitacao do que as amostras nao nitretadas.

Abstract: In this paper it is presented a study of plasma nitriding process of niobium samples, which aims to evaluate the influence of treatment time (VTO series), temperature (VTA series) and the composition of the gas mixture (VMG series), on the formation of niobium nitrided layer and the behavior of the obtained layers to the cavitation erosion test. In the VTO and VTA series it was used the gas mixture of 90%N2+10%H2. For VTO series studies, were conducted for times of 1, 2, 3 and 4 h. In VTA series, the studied temperatures were 980, 1080 and 1180 °C. For VMG series, it was performed using 70%N2+10%H2+20%Ar, 50%N2+30%H2+20%Ar and 30%N2+50%H2+20%Ar, gas mixtures. The characterization of samples was performed using the techniques of scanning electron microscopy, 3D interferometry, XRD, hardness and nanoindentation. The cavitation tests were conducted under the conditions with and without treatment, according to the ASTM G32-09. The wear mechanism occurring in the nitrided layer subjected to the cavitation test was investigated. In general, the plasma nitreded niobium samples showed better resistance to cavitation erosion than non-treated samples.