Camada Nitretada a 440ºC

A Figura 22 apresenta, em função da pressão, a microestrutura das amostras nitretadas na temperatura de 440°C. Estas imagens, quando comparadas àquelas micrografias obtidas à temperatura de 410°C, apresentam nítidas diferenças. A principal diferença é que na temperatura de 440°C a estrutura formada apresenta uma camada com aspecto mais uniforme e sem a presença das agulhas de nitretos características da temperatura de 410°C.

Figura 22 - Imagens da microestrutura do aço API 5L X70 após nitretação a 440ºC sob pressões de a)2,5Torr b)3,9Torr e c)4,6Torr.

Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.

Quando é feita uma comparação entre as camadas das amostras nitretadas a 440ºC, verifica-se que na camada formada com pressão de 3,9 Torr (Figura 22b) possui maior espessura de camada branca, Tabela 3.

Tabela 3 - Variação das espessuras da camada branca das amostras nitretadas a 440°C em função da pressão de tratamento.

Pressão 2,5 Torr 3,9 Torr 4,6 Torr

Espessura da camada branca

(µm) 3,5 7,1 3,4

Comparando o difratograma da amostra não nitretada com o das amostras nitretadas a 440°C (Figura 23), observa-se o aparecimento dos nitretos ɣ’-Fe N e/ou ε-Fe N. Essas fases ficam mais acentuadas para as pressões de 3,9 e 4,6 Torr. Na camada nitretada com pressão de 2,5 Torr, verifica-se o aparecimento somente da fase ε- Fe N.

Figura 23- Difratograma de raios-x das amostras nitretadas a 440°C.

Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.

Fazendo uma comparação entre os resultados de difração de raios-x obtidos nas camadas a 410°C e 440°C, nota-se que a intensidade dos picos correspondentes a fase Fe-α se reduz mais na temperatura de 440°C.

5.3 INFLUENCIA DA PRESSÃO DE NITRETAÇÃO A PLASMA NO DESGASTE MICROABRASIVO

Na Figura 24 apresenta-se a variação do coeficiente de desgaste em função da distância deslizada para as amostras sem tratamento e nitretadas nas três diferentes pressões, inicialmente para a temperatura de 410°C.

Para esta temperatura, nota-se uma nítida redução nos valores de coeficiente de desgaste das amostras nitretadas quando comparados com os da amostra não nitretadas. Também é percebido que todas as curvas atingem um valor de regime permanente de desgaste para valores próximos de 300 m.

Figura 24 - Variação do coeficiente de desgaste (k) em função da distância deslizada para amostras nitretadas a 410°C nas pressões de 2,5 a 4,6 Torr.

Para essa temperatura, o melhor resultado encontrado foi para a pressão de 4,6 Torr, obtendo-se valores de redução no coeficiente de desgaste superiores a 20%, como se pode verificar na Figura 25.

Figura 25 - Comparação dos valores do coeficiente de desgaste entre a matriz e as amostras nitretadas a 410°C.

Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.

Da mesma forma que para a temperatura de 410°C, também foi feito o ensaio de desgaste microabrasivo para as amostras submetidas ao tratamento de nitretação a 440°C, variando as pressões de 2,5 a 4,6 Torr. A Figura 26 mostra a variação do coeficiente de desgaste em função da distância deslizada para a referida temperatura. Assim como na temperatura de 410°C, a pressão que demonstrou melhor resultado foi a de 4,6 Torr, com um valor de 5,5x10-13 _N/m2 _{como esta mostrado na Figura 27.} Este valor chega a ser ainda melhor do que aquele encontrado para a mesma pressão

na temperatura de 410°C, devido a diminuição do coeficiente de desgaste em relação ao material não nitretado em torno de 30%.

Figura 26 - Variação do coeficiente de desgaste (k) em função da distância deslizada para amostras nitretadas a 440°C nas pressões de 2,5 a 4,6 Torr.

Figura 27 - Coeficiente de desgaste para pressões variando de 2,5 a 4,6 Torr para a temperatura de 440°C.

Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.

Para a temperatura de 440°C é interessante fazer mais uma análise, do coeficiente de desgaste em função da espessura da camada branca. Nesta temperatura os coeficientes de desgaste mais baixos foram encontrados nas amostras em que a camada branca tem menor espessura, conforme foi apresentado na Tabela 3. A mesma análise não pôde ser feita para a temperatura de 410°C devido à falta de uniformidade da camada branca.

As Figuras 28 a 33 apresentam a topografia e o aspecto das calotas geradas por desgaste microabrasivo nas amostras nitretadas.

Figura 28 - Imagem topográfica tridimensional e esboço do perfil da cratera de desgaste gerada na superfície do aço API 5L X70 nitretado a plasma a 410°C e pressão de 2,5 Torr após ensaio de desgaste microabrasivo com carga de 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm3.

Figura 29 - Imagem topográfica tridimensional e esboço do perfil da cratera de desgaste gerada na superfície do aço API 5L X70 nitretado a plasma a 410°C e pressão de 3,9 Torr após ensaio de desgaste microabrasivo com carga de 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm3.

Figura 30 - Imagem topográfica tridimensional e esboço do perfil da cratera de desgaste gerada na superfície do aço API 5L X70 nitretado a plasma a 410°C e pressão de 4,6 Torr após ensaio de desgaste microabrasivo com carga de 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm3.

Figura 31 - Imagem topográfica tridimensional e esboço do perfil da cratera de desgaste gerada na superfície do aço API 5L X70 nitretado a plasma a 440°C e pressão de 2,5 Torr após ensaio de desgaste microabrasivo com carga de 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm3.

Figura 32 - Imagem topográfica tridimensional e esboço do perfil da cratera de desgaste gerada na superfície do aço API 5L X70 nitretado a plasma a 440°C e pressão de 3,9 Torr após ensaio de desgaste microabrasivo com carga de 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm3.

Figura 33 - Imagem topográfica tridimensional e esboço do perfil da cratera de desgaste gerada na superfície do aço API 5L X70 nitretado a plasma a 440°C e pressão de 4,6 Torr após ensaio de desgaste microabrasivo com carga de 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm3.

Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.

Comparando as superfícies de desgaste apresentadas nas Figuras 28 a 33, verifica- se que todas as amostras nitretadas apresentaram a característica de desgaste por deslizamento devido aos sulcos presentes. Misra e Finnie (1981) caracterizam este fenômeno devido ao fato do abrasivo se fixar ao contra corpo, atuando como uma lixa na remoção do material e orientados no sentido de rotação da esfera de ensaio. Pode ser que no decorrer do teste tenha ocorrido uma transição do modo de desgaste abrasivo de rolamento para riscamento.

A diminuição do coeficiente de desgaste nas amostras tratadas em pressões mais elevadas pode estar relacionada à formação de camadas compostas. Esses particulados, duros e frágeis, desprendem-se mais facilmente da superfície. Essas

camadas polifásicas propendem a apresentar uma resistência a abrasão menor devido as tensões geradas entre as diferentes fases presentes, gerando trincas e o aumento do volume desgastado (EDENHOFER, 1974).

Não foi possível fazer comparação quanto a severidade do desgaste pois os espaçamentos entre os sulcos se mostraram muito semelhantes, havendo pouca variação.

5.4 INFLUÊNCIA DA PRESSÃO DE NITRETAÇÃO NA DUREZA SUPERFICIAL E