Influência do argônio na cinética de nitretação a plasma de pós de aço inoxidável autenítico AISI 316

Abstract

RESUMO: Este trabalho estudou o efeito do argônio adicionado aos gases do tratamento termoquímico de nitretação a plasma sobre a formação da fase S (austenita expandida) em pós de aço inoxidável AISI 316. Foi utilizado pó de aço inoxidável austenítico AISI 316 com granulometria na faixa de 38 a 54 μm. Os experimentos de nitretação foram realizados a pressão de 400 Pa, temperaturas de 420, 450 e 470°C e por tempos de 1, 2, 3, 6 e 9 h. As caracterizações foram realizadas por gravimetria, microscópio óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X . Em todas as condições utilizadas neste estudo, a fase S foi identificada juntamente com a austenita, o que indica a dificuldade de nitretar completamente todas as partículas de pó, não sendo possível obter 100 % de fase S. Os resultados também mostraram que a 450 °C a expansão máxima do parâmetro de rede da austenita foi de 8,07 %. Na temperatura de 470°C para tempos entre 6 e 9 horas verificou-se a formação, além da fase S, de nitretos de cromo e um recuo no parâmetro de rede. A adição de argônio provocou um aumento de cerca de 20% no valor de energia de ativação , quando comparado aos resultados de RODRIGUES (2013). A energia de ativação da formação de fase S obtida experimentalmente foi de aproximadamente 154,6 KJ/mol.

ABSTRACT: This study investigated the effect of argon added to the gaseous mixture of the thermochemical treatment of plasma nitriding on the formation of S phase (expanded austenite). The nitriding experiments were performed using powders of AISI 316 with particle size in the range of 38-54 μm, at pressure of 400 Pa, temperatures of 420, 450 and 470 °C and for nitriding times of 1, 2, 3, 6 and 9 h. Gravimetry, light microscopy, scanning electron microscopy and Xray diffraction were used for characterization of the nitride powders. In all conditions, the S phase was identified together with austenite, indicating that it is not possible to produce only S phase. The results also showed that at 450 °C the lattice parameter of S phase was expanded in about 8.07% (maximum value). In addition to the S phase, the presence of chromium nitride was evidenced at 470 °C, for nitriding times between 6 and 9 h. As a result, a decrease in the lattice parameter of S phase was observed. The argon addition promoted an increase in the activation energy, when compared to the work by RODRIGUES (2013). The apparent activation energy experimentally established for S phase formation was of approximately 154.6 kJ / mol.