Comportamento mecânico do aço maraging 300 solubilizado, envelhecido e nitretado por plasma - Adriano Gonçalves dos Reis (2015)
O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do comportamento mecânico do aço maraging 300 após tratamentos de solubilização, envelhecimento e nitretação por plasma. Foram utilizadas técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia de força atômica, raios X, dilatometria e dureza para caracterização do material antes e após a fluência. Os tratamentos resultaram em uma microestrutura martensítica ?';-Fe no substrato com formação de uma camada de ?';-Fe4N e ?-Fe3N na superfície do material nitretado com espessura média de 50 ?m. A dureza média aumentou de 331 HV da liga solubilizada para 604 HV após envelhecimento devido à formação de precipitados de Ni3(Ti,Mo), e atingindo até 1140 HV na superfície após nitretação, devido à formação dos nitretos. O material após tratamentos térmicos e termoquímicos foi submetido a ensaios de fluência nas condições de temperatura de 550, 600 e 650C e tensões de 200, 300 e 500 MPa, em que apresentou um comportamento típico em fluência. Os valores do expoente de tensão, n, variaram entre 6,0 e 7,5 e a energia de ativação, Qc, entre 364 e 450 kJ/mol que, juntamente com o emaranhado e arranjo de células de discordâncias formado permitiram concluir que o mecanismo dominante de fluência se deu por escalagem e escorregamento de discordâncias. A microestrutura pós-fluência apresentou reversão de parte da martensita para austenita e o superenvelhecimento do material, com o coalescimento dos precipitados de Ni3(Ti,Mo) e a formação dos precipitados de Fe2Mo, reduzindo a resistência mecânica da liga. Os resultados de redução de área, alongamento percentual, análises fractográficas e relação de Monkman-Grant indicaram que o mecanismo predominante de fratura foi dúctil, sendo que o material nitretado apresentou uma menor ductilidade em função da camada de nitretos formada. O aço maraging 300 previamente nitretado apresentou menor taxa de fluência no estágio secundário do que o sem nitretação apenas na temperatura de 650 C, provavelmente devido à barreira à oxidação formada que foi mais acentuada nesta temperatura. O aço maraging 300 apresentou uma taxa de fluência no estágio secundário de até 104 vezes menor que o encontrado na literatura para o aço AISI 4340, associado à presença dos precipitados intermetálicos atuando como barreira à movimentação de discordâncias. Conclui-se desta forma que o aço maraging 300 possui potencial para substituição dos aços de ultra-alta resistência atualmente utilizados na indústria aeroespacial em condições severas de temperatura e fluência, sendo o tratamento de nitretação por plasma uma alternativa de melhora em sua resistência nestas condições.