Nitretação por descargas elétricas do aço AISI 4140 utilizando diferentes categorias de ureia

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2017
Autor(a) principal: Nicesio, Isa Carla
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
Brasil
Departamento de Engenharia de Materiais
CEFET-MG
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Usinagem por eletroerosão
Nitretação iônica
Ureia
Aço
Link de acesso: https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/966
Resumo: A nitretação por descargas elétricas (NDE) vem despontando como uma alternativa de baixo custo, que promove a junção do processo de usinagem por descargas elétricas com o de tratamento superficial, num mesmo equipamento e ao mesmo tempo. A solução aquosa contendo nitrogênio, utilizada como fluído dielétrico, sofre transformação devido ao complexo processo termoelétrico que ocorre durante a usinagem, formando nitretos de ferro. Ao longo do desenvolvimento do processo de NDE surgiram muitos questionamentos. Um deles é a influência da categoria da ureia utilizada na solução aquosa do fluido dielétrico como fonte de nitrogênio para o processo de nitretação. Este trabalho objetiva avaliar a interferência de diferentes categorias de ureia no processo de NDE em amostras de aço AISI 4140. Para tanto, foram utilizados três tipos de ureia: fertilizante, farmacológica e padrão analítico. A nitretação foi realizada em uma máquina de eletroerosão por penetração, usinando amostras de aço mergulhadas em soluções aquosas de ureia na concentração de 20 gramas por litro e utilizando eletrodos de cobre e de grafita. Observou-se a formação de duas camadas principais no processo: zona refundida (ZR) e zona afetada pelo calor (ZAC). A espessura destas camadas foi avaliada via microscopia óptica, sendo também avaliada a microdureza Vickers. Os resultados mostraram que a categoria da ureia utilizada influencia significativamente na espessura da camada nitretada. Para a ZAC a ureia de padrão analítico, associada ao eletrodo de cobre, propiciou a formação de uma camada com quase o dobro de espessura se comparada aos experimentos que utilizaram ureia fertilizante. Quando se empregou eletrodo de grafita não foi observada variação significativa na espessura da ZAC. Os valores da dureza não sofreram variações expressivas. As diferentes categorias de ureia utilizadas não interferiram significativamente na taxa de remoção de material (TRM) visto que a condutividade elétrica das soluções aquosas preparadas se manteve baixa. Palavras-chave: Nitretação por descargas elétricas, ureia, aço AISI 4140, usinagem por descargas elétricas.
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Para tanto, foram utilizados três tipos de ureia: fertilizante, farmacológica e padrão analítico. A nitretação foi realizada em uma máquina de eletroerosão por penetração, usinando amostras de aço mergulhadas em soluções aquosas de ureia na concentração de 20 gramas por litro e utilizando eletrodos de cobre e de grafita. Observou-se a formação de duas camadas principais no processo: zona refundida (ZR) e zona afetada pelo calor (ZAC). A espessura destas camadas foi avaliada via microscopia óptica, sendo também avaliada a microdureza Vickers. Os resultados mostraram que a categoria da ureia utilizada influencia significativamente na espessura da camada nitretada. Para a ZAC a ureia de padrão analítico, associada ao eletrodo de cobre, propiciou a formação de uma camada com quase o dobro de espessura se comparada aos experimentos que utilizaram ureia fertilizante. Quando se empregou eletrodo de grafita não foi observada variação significativa na espessura da ZAC. Os valores da dureza não sofreram variações expressivas. As diferentes categorias de ureia utilizadas não interferiram significativamente na taxa de remoção de material (TRM) visto que a condutividade elétrica das soluções aquosas preparadas se manteve baixa. Palavras-chave: Nitretação por descargas elétricas, ureia, aço AISI 4140, usinagem por descargas elétricas.The nitriding by electrical discharges is emerging as a low cost alternative that promotes the junction of the machining process by electrical discharges with the surface treatment in the same equipment at the same time. The dielectric fluid used in the process, an aqueous solution containing nitrogen, undergo transformations due to the thermoelectric complex process that took place during the machining process, forming iron nitrides. Throughout the development of the electrical discharges nitriding process (EDN) emerged many questions. One is the influence of urea quality used in the aqueous solution of the dielectric fluid as the nitrogen source for the nitriding process. This study aims to evaluate the interference of urea quality in the EDN process using AISI 4140 steel samples. Therefore, were used three types of urea: fertilizer, pharmaceutical and analytical standard. The nitriding was performed on electrical discharge machine (EDM) per penetration, machining steel samples immersed in aqueous solutions of urea with concentration of 20 grams per liter and using copper or graphite electrodes. There was the formation of two main layers in the process: remelted zone (RZ) and the heat affected zone (HAZ). The thickness of these layers was evaluated by optical microscopy, and also evaluated the Vickers microhardness. The results showed that the category of the urea used influences the thickness of the nitrided layer. For HAZ, the analytical grade urea, associated with copper electrode, propitiated the formation of a layer with a thickness almost double when compared to the experiments that used fertilized urea. No significant variation in the thickness of HAZ was observed when graphite electrode was used. The values of hardness did not show expressive variations. The different categories of urea used did not significantly interfere on the material removal rate (MRR) since the electrical conductivity of the prepared aqueous solutions remained low. Keywords: electrical discharges nitriding, urea, AISI 4140 steel, electrical discharges machining.Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de MateriaisBrasilDepartamento de Engenharia de MateriaisCEFET-MGSilva, Ernane Rodrigues dahttp://lattes.cnpq.br/7603285707049938http://lattes.cnpq.br/5071823920110542Costas Júnior, Ezequiel de SouzaSantos, Rogério Felício dosNicesio, Isa Carla2025-03-26T15:59:44Z2017-03-032025-03-26T15:59:44Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/966porreponame:Repositório Institucional do CEFET-MGinstname:Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG)instacron:CEFETinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-04-15T15:18:09Zoai:repositorio.cefetmg.br:123456789/966Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.cefetmg.br/server/oai/requestrepositorio@cefetmg.bropendoar:2025-04-15T15:18:09Repositório Institucional do CEFET-MG - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG)false
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