Cementaçao a baixa temperatura do aço inoxidável martensítico AISI 410 : microestrutura e resistência à corrosão das superfícies tratadas

Abstract

Resumo: O processo de cementação assistida por plasma à baixa temperatura é um método eficiente para promover a modificação das propriedades mecânicas da superfície de aços inoxidáveis, com consequente melhora do comportamento tribológico, sem afetar negativamente a resistência à corrosão destes materiais. A aplicação deste tratamento para os inoxidáveis martensiticos é recente e muitos aspectos ainda merecem ser estudados. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar o tratamento termoquímico de cementação por plasma à baixa temperatura em amostra do aço inoxidável martensítico do tipo AISI 410, de forma a determinar a influência da temperatura de tratamento sobre a microestrutura, dureza e a resistência à corrosão da superfície tratada. O tratamento de cementação foi realizado a 300, 350, 400 e 450 ºC, utilizando uma mistura gasosa composta contendo 99,5% de uma mistura gasosa de 80% H2 + 20% Ar com 0,5% de CH4 (em volume). O fluxo da mistura gasosa e a pressão foram de 1,67 x 10-6 Nm3s-1, e 400 Pa. As amostras tratadas foram caracterizadas quanto à microestrutura empregando-se técnicas de difratometria de raios-X e microscopia óptica e a dureza superficial e o perfil de dureza foram medidos pela técnica de microdureza. A resistência à corrosão das superfícies tratadas foi avaliada utilizando medidas eletroquímicas (potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, polarização linear, croamperimetria multipotencial e ensaios de temperatura crítica de pitting). Não foi possível visualizar uma camada cementada na análise metalográfica, contudo observou-se um aumento na dureza superficial indicando que o processo de cementação foi bem sucedido. Os ensaios eletroquímicos permitem afirmar que é possível realizar o tratamento sem degradar a resistência a corrosão das superfícies. O conjunto dos resultados, permitem afirmar que existe uma relação direta entre a temperatura do processo de cementação e as propriedades da superfície tratada, em especial na resistência à corrosão das superfícies tratadas

Abstract: Low-temperature plasma assisted carburizing is an efficient method to provide mechanical properties modifications in stainless steels, with a consequent improvement on its tribological behavior, without causing negative effects to the corrosion resistance of these materials. The application of this treatment to martensitic stainless steels is recent and there are many aspects that deserves attention. In this context, the purpose of this work is to study the low temperature plasma assisted carburizing thermochemical treatment for the AISI 410 martensitic stainless steel, aiming to determine the influence of the treatment temperature in the treated surface microstructure, hardness and corrosion resistance. The carburizing treatment were carried out at 300, 350, 400 and 450 ºC, using a gas mixture containing 99,5% of (80% H2 + 20% Ar) + 0,5% de CH4 (in volume). The gas mixture flow rate and pressure were fixed at 1,67 x 10-6 Nm3s-1 and 400 Pa. The treated samples were characterized according to its microstructure and properties using X-ray diffractometry, optical microscopy and surface hardness and hardness profile measurements. The treated surfaces corrosion resistance was evaluated using electrochemical measurements (open circuit potencial, electrochemical impedance spectroscopy, linear polarization, multipotential chronoamperometry and pitting critical temperature tests). In this research it was not possible to visualize the carburized layer by optical microscopy. Although an increase in the surface hardness was observed, indicating that the process of carburized were succeeded. The electrochemical tests allows to attest that it was possible to increase the surface hardness without decreasing its corrosion resistance. All results confirm that there is a direct relationship between the carburizing temperature and the treated surface properties, especially regarding treated surface corrosion resistance