Estudo da resistência à corrosão e ao desgaste microabrasivo do aço inoxidável austenítico AISI 316L nitretado a plasma em atmosferas N₂:H₂ e N₂:H₂:Ar

Abstract

RESUMO: Neste trabalho foi estudado o efeito da adição de argônio aos gases de nitretação sobre a resistência ao desgaste microabrasivo e à corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 316L. Os tratamentos termoquímicos de nitretação foram realizados em reator a plasma pulsado, com adições de 5% (20 cm³/min) e 10% (40 cm³/min) de argônio à mistura gasosa, tensão entre eletrodos de 540V, pressão de 532 Pa, tempo de 6 horas e temperatura de 420°C. O material foi caracterizado antes e após a nitretação por microscopia óptica, difração de raios X e ensaios de desgaste microabrasivo, dureza e corrosão. Os Resultados mostram que adições de 5% de argônio provocam um aumento na espessura da camada de austenita expandida (γN) em relação ao material nitretado sem argônio, porém a resistência ao desgaste do material se mantém igual a do material nitretado sem argônio. O aumento na espessura da camada nitretada ocorre possivelmente porque durante o bombardeio os íons de argônio, maiores que os de nitrogênio, provocam o aparecimento de mais defeitos superficiais, o que favorece a difusão do nitrogênio. Verificou-se que o aço não nitretado apresenta uma menor suscetibilidade à corrosão que os aços nitretados. A resistência à polarização do aço não nitretado possivelmente se deve a sua superfície mais homogênea, dificultando a penetração do eletrólito. A adição de 10% de argônio favoreceu o aparecimento de nitreto de cromo, o qual possivelmente está relacionado a um aumento na concentração de argônio próximo à superfície do material (região de queda do catodo). O aumento na concentração de argônio na atmosfera gasosa pode ter minimizado, ou até mesmo impedido a difusão do nitrogênio, o que resultou em camadas de espessura muito fina (2,7 µm) e de baixa resistência ao desgaste e à corrosão.

ABSTRACT: This work aims to study the effect of argon, added to nitriding atmosphere, both on the microabrasive wear resistance and corrosion resistance of AISI 316L austenitic stainless steel. Nitriding experiments were carried out in a pulsed plasma reactor using nitriding atmospheres containing 0%, 5% and 10% of argon, under pressure of 532 Pa, voltage of 540V, for nitriding time of 6 h and at temperature of 420°C. Before and after nitriding, the steel was characterized by light microscopy, X-ray diffraction, microabrasive wear test, microhardness and corrosion test. In spite of 5% argon added to nitriding atmosphere promotes an increase in the thickness of expanded austenite (γN) layer, the results show that the wear resistance is the same as the steel nitrided in atmosphere without argon. It was also observed that the nom-nitrided steel has a lower susceptibility to corrosion than the nitrided steels. High polarization resistance of the nitride steel probably is associated with its smoother surface, through which can be minimized the penetration of the electrolyte. The formation of chromium nitride is favored by additions of 10% argon and this effect can be associated with the increase in argon concentrations next to the surface steel, resulting in a decreasing of the nitrogen diffusion coefficient toward the steel core. As a result, very thin layers, with about 2.7µm in thickness and with low wear resistance, are produced on AISI 316L steel surface.