Caracterização mecânica e microestrutural de um aço 4340 com estrutura multifásicas e tratamento de nitrocarbonetação a plasma

Abstract

Para otimizar as propriedades mecânicas em tração foram realizados tratamentos térmicos específicos para alterar a composição das fases presentes. Para as microestruturas com melhores níveis de resistência, foi avaliado o desempenho em fadiga. Após um tratamento termoquímico de nitrocarbonetação a plasma, os resultados em fadiga são comparados para avaliar a eficácia deste tratamento. A estrutura bainítica apresentou melhor desempenho em fadiga. Ensaios de dureza por microindentação mostraram que a camada de nitretos formada, com cerca de 10μm, apresentaram elevada dureza em torno de 900 HV e com uma camada difusa de 120 μm de profundidade. Foram também realizados testes de fluência nos aços com as microestruturas escolhidas, com e sem a camada de proteção a plasma. A camada de compostos formada produziu uma redução significativa na taxa de fluência. A camada de compostos formada sobre a superfície dos aços mostrou-se eficaz na proteção contra a corrosão. Após duzentas horas de teste em salt-spray não foram observados sinais de corrosão, enquanto nos aços sem esta camada a corrosão mostrou-se intensa logo após as primeiras 24 horas. Foram realizados ensaios de desgaste abrasivo com esferas e solução de pasta de diamante, para esses testes a camada mostrou-se ineficiente, pois a fina camada de nitretos se desgasta e suas partículas agem provocando um desgaste agressivo de três corpos. A condição temperada e revenida exibe mais alta propensão a esse tipo de desgaste

In order to optimize tensile strength mechanical properties, specifics termochemical treatments were applied to change the present phases composition. The fatigue life perform was evaluated to the microstructure with better levels of tensile strength. After a nitrocarburizing termochemical treatment, the outcome fatigue life were compared on to evaluate the treatment effectiveness. The isothermal treatment showed better perform in fatigue life. Hardness test by microindentation showed that the layer nitrided formed, around 10μm, exihibited hardness high level, around 900HV and a diffuse layer of 120μm deep. Creep tests has been done on steels with chosen microstructure, with and without nitrocarburizing protection layer. The compound layer formed give rise to a significantly reduction of the creep rate. The compound layer formed on steels surface showed the corrosion protection effectiveness. After 200 hours into salt-spray tests any corrosion signs were observed, whereas without this compound layer the corrosion showed higher into the 24 hours. Abrasion wear with tungsten balls and diamante solution were carried out. The compound layer formed showed to be inefficient, owing to the thin nitrides layer that weared and its hard particles give rise to a higher wear among three bodies. The quenched and tempered condition exhibit a higher propensity for this wear type