Tratamentos superficiais a plasma em tela ativa combinando nitretação com oxidação no aço SAE/ABNT 4140

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Oliveira, Leonardo Fonseca
• Orientador(a): Rocha, Alexandre da Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Nitretação a plasma; Oxidação; Aço; Tratamento de superfícies
• Palavras-chave em Inglês: Nitriding; Oxidizing; Active screen; Plasma
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/283599

Tratamentos de nitretação a plasma combinados com uma etapa de pós-oxidação são utilizados para aprimorar as propriedades superficiais de peças e componentes de aço. Esta metodologia combina o aumento de dureza promovido pela nitretação com a formação de uma fina camada de óxidos rica em magnetita, responsável pela redução de atrito, aumento da resistência ao desgaste e à corrosão. Nos tratamentos a plasma convencionais, as peças sofrem a ação direta de descargas elétricas, o que pode limitar a eficiência dos tratamentos. Para contornar essas limitações, surgiu o método da tela ativa, que protege as peças, prevenindo defeitos oriundos das descargas elétricas. No entanto, a tela ativa altera a cinética de formação das camadas superficiais, e os parâmetros de tratamento convencionais podem não ser adequados. A aplicação da tela ativa em tratamentos combinados de nitretação e pós-oxidação é inédita, exigindo a investigação de novos parâmetros adequados para o sucesso dos tratamentos. Neste estudo, foram realizados tratamentos com tela ativa em amostras de aço SAE/ABNT 4140, variando-se a composição gasosa, o tempo e a temperatura de tratamento, com foco na etapa de pós-oxidação. Os resultados indicam que, para a pós-oxidação com tela ativa ser bem-sucedida, é necessário aumentar o teor de O2 e o tempo de processamento em comparação aos métodos convencionais. Enquanto a bibliografia sugere que 20% de O2 durante 30 minutos é adequado para formar camadas ricas em magnetita, essa condição não se reproduz com a tela ativa. A pós-oxidação de 30 minutos e/ou com uma concentração limitada de O2 não são condições suficientes para formar uma camada estável, se faz necessário o aumento do tempo e da concentração parcial de O2, entretanto concentrações muito altas de O2 (80%) resultam na formação de hematita, prejudicando a integridade superficial. Dentre os tratamentos analisadas se destaca o com teor de 40% de O2, com pelo menos uma hora de pós-oxidação a 450 °C, onde foi observado o desenvolvimento de óxidos predominantemente de magnetita, responsáveis pela melhoria da resistência ao desgaste e redução o coeficiente de atrito nos testes tribológicos.