Avaliação das resistências aos desgastes abrasivo-erosivo e microabrasivo do aço AISI 420 carbonitretado por plasma pulsado a 470°C

Abstract

RESUMO: Os aços inoxidáveis AISI 420 são classificados como martensíticos e podem ter sua resistência mecânica aumentada a partir de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. Tendo em vista o exposto, este trabalho estudou o comportamento da resistência ao desgaste microabrasivo e abrasivo-erosivo, do aço AISI 420 após aos tratamentos termoquímicos de carbonitretação a plasma a 470 °C. As amostras foram submetidas a carbonitretação por plasma pulsado a 2,5 mPa, com a composição da atmosfera de 77,5% de N2, 20% de H2 e 2,5% de CH4 a uma temperatura de 470 °C. Os tempos adotados foram de 1, 2, 4, 6, e 8 horas. Para a caracterização tribológica foram realizados os ensaios Calowear e Tribômetro de Tambor Impulsor. A carbonitretação não se mostrou eficiente quanto a melhora da resistência ao desgaste microabrasivo e abrasivo-erosivo para os tempos longos de tratamento, apresentando uma melhora apenas para 1 hora, nos demais casos essas características foram prejudicadas. Já para os ensaios de microdureza, foram observadas melhoras nas condições de 4 e 6 horas. A partir das microscopias obtidas pelo MEV foi verificado que a espessura da camada aumentou até o tratamento de 4 horas se mantendo constante a partir disso devido a formação de camada branca, antidifusiva. Verificando que a espessura da camada carbonitretada se mantêm constante enquanto a dureza aumenta e a resistência ao desgaste diminui, infere-se que há formação de camada branca constituída por nitretos/carbonetos de cromo na camada tratada que prejudicam a resistência ao desgaste microabrasivo e abrasivo-erosivo, devido a fragilização da região. Adicionalmente, para tempos mais longos como a condição de 8 horas, foi verificado um super-revenimento do substrato que também impactou na redução de durezas obtidas. Desse modo, concluiu-se que o tratamento termoquímico de carbonitretação não deve ser indicado de modo indiscriminado para o aço AISI 420, sendo positivo apenas para a condição de 1 hora, a qual apresentou melhora de 20% do coeficiente de desgaste microabrasivo.