Avaliação da resistência ao desgaste microabrasivo do aço API 5L X70 nitretado a plasma sob diferentes pressões

Abstract

RESUMO: Os aços microligados tem sido estudado devido não apenas ao advento do Pré-Sal, mas também devido à busca contínua de melhoria nas suas propriedades tribológicas. No presente trabalho foi estudada a influência do parâmetro de pressão de nitretação a plasma na microestrutura do aço API 5L X-70. Os tratamentos termoquímicos foram realizados em equipamento de nitretação a plasma pulsado nas temperaturas de 410ºC e 440°C, usando mistura gasosa de N₂ e H₂, por tempo de 3 horas e nas pressões de 2,5, 3,9 e 4,6 Torr. Foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), microscopia confocal 3D, ensaio instrumentado de dureza, ensaio de resistência ao desgaste microabrasivo e difração de raios-x para a caracterização das diferentes camadas nitretadas formadas. Verificou-se que a variação da pressão permite obter camadas nitretadas diferentes de diferentes características, propriedades mecânicas e formato/espessura. Em todas as condições aqui estudadas se percebe que as camadas nitretadas se constituem das fases ɣ’ (Fe4N) e ε (Fe2-3N) e que houve reduções no valor do coeficiente de desgaste. Constatou-se também um aumento da dureza de topo para todas as superfícies nitretadas. As ranhuras existentes após os ensaios de desgaste indicam que o mecanismo predominante de desgaste é o de desgaste abrasivo por deslizamento.

ABSTRACT: Microalloyed steels have been studied due to not only the pre-salt advent, but also due to the continuous search for improvement of their tribological properties. In this work the influence of plasma nitriding pressure on the nitrided layer formed on top of an API 5L X-70 microallyoed steel was studied. Plasma nitriding experiments were carried out using a pulsed plasma nitriding equipment at temperatures of 410ºC and 440ºC, in a gas mixture of N₂ and H₂, for 3 hours and under pressures of 2.5, 3.9 and 4.6 Torr. Scaning electron microscopy (SEM), 3D confocal microscopy, instrumental hardness test, microabrasion wear testing, and x-ray diffraction were used for characterization the formed layers. It was verified that the variation of the pressure allows to obtain nitrided layers with diferente characteristics, mechanical properties and the shape / thickness. In all the studied conditions, it was observed a formation of the ɣ '(Fe 4 N) and ε (Fe 2 -3 N) nitrides and a reductions in wear coefficients. An increase in the top hardness of the nitrided materials was also found in all formed nitrided layers. The abrasive wear mechanism was found tobe sliding.