Cinética de formação da austenita expandida produzida por nitretação a plasma em pós de aço inoxidável austenítica AISI 316

Abstract

RESUMO: Este trabalho teve por objetivo estudar a cinética de formação da austenita expandida (fase S) através da nitretação a plasma de pós de aço inoxidável austenitico AISI 316. Para tanto, foram utilizados pós de aço AISI 316L com tamanho de partículas entre 38 e 54 µm. Os experimentos de nitretação foram realizados em temperaturas de 420, 450 e 470 ºC, por tempos que variaram de 1 h a 9 h, sob pressões de 400 Pa, em atmosferas gasosas contendo 80% N2 e 20% H2. Antes e após os experimentos de nitretação foram caracterizados por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e gravimetria. Observou-se que a quantidade de fase S tende a aumentar com o tempo e com a temperatura de nitretação. Em todas as condições utilizadas neste estudo, a fase S foi identificada juntamente com a austenita (fase ɣ), o que indica a dificuldade de nitretar completamente todas as partículas de pó, não sendo possível obter 100% de fase S. A quantidade máxima de nitrogênio introduzida foi de 7,7% em peso, ou 23%at., e o parâmetro de rede expandiu em ate 8%. A energia de ativação (Ea) determinada experimentalmente para a transformação ɣ → S foi de 128,6 kJ/mol.

ABSTRACT: The goal of this work was to study the growth kinetic of S phase (expanded austenite) produced by plasma nitriding of AISI 316 stainless steel powders, with particle size between 38 and 54 μm. The samples were plasma nitrided at temperatures of 420, 450 and 470 °C, for nitriding times from 1 h to 9 h, under pressures of 400 Pa, in atmospheres containing 80% N2 and 20%H2. Light microscopy (MO) and scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and gravimetric analysis were used for powder characterization. It was observed that the particle weight increases with both the time and temperature of nitriding. After nitriding experiments, S phase was observed together with austenite (ɣ), showing a difficulty for nitriding all the particle powder and that it is not possible to obtain 100% of S phase through the nitriding conditions used in this work. Nitrogen amounts of about 7.7% in weight, or 23% at., and an expansion of the lattice parameter of about 8% were observed. The activation energy (Ea) experimentally measured for ɣ → S transformation was about 128.6 kJ/mol.