Nitretação ionica em aços baixo carbono

Abstract

Amostras de aço 1020 são nitretadas ionicamente num plasma de N2+ H2. São feitos estudos da evolução das camadas de nitretos em função da temperatura, do tempo de nitretação e da composição da mistura gasosa N2 + H2. No estudo da temperatura de nitretação, são nitretadas amostras durante três horas em temperaturas que variam de 400 a 600 °C . Este estudo é feito para duas composições da mistura gasosa: 80%N2 + 20%H2 e 20%N2 + 80%H2. No estudo sobre a influência do tempo de nitretação são nitretadas amostras com tempos entre 0.25h e 12.0h. Este estudo é realizado com uma única composição da mistura (80%N2 + 20%H2) e em duas temperaturas: 490 e 550°C . No estudo da mistura gasosa N2 + H2 são nitretadas amostras em 480°C durante uma hora, com misturas gasosas que variam entre 10 e 100% de N2. As camadas de nitretos formadas são analisadas por metalografia, difração de raios X e microdureza. É identificada a formação de uma camada branca de fase e -Fe2-3N e/ou g'-Fe4N . Pode haver também a formação de uma camada escura, sob a camada branca, identificada como uma mistura das fases g' e nitroferrita. A microdureza da camada branca é da ordem de 800 Vickers e a da camada escura é da ordem de 400 Vickers enquanto que a microdureza do aço 1020 não nitretado é de 200 Vickers. A espessura da camada branca, em função da temperatura de nitretação, passa por um máximo e depois decresce. Em função do tempo de nitretação, a camada branca também passa por um máximo de espessura e depois decresce, porém de maneira mais suave. A camada escura, que se forma sob a camada branca, tem um crescimento contínuo no início do processo de nitretação com tendência à saturação no final. Esta camada pode ser considerada como um estágio intermediário de decomposição da camada branca. Uma taxa de hidrogênio maior que 5%, na mistura N2 +H2, diminui a espessura da camada de nitretos e evita a formação da camada escura. A mistura de 95%N2 + 5%H2 apresenta os melhores resultados quanto a espessura e microdureza da camada de nitretos bem como da estabilidade do plasma.