XXXI Congresso de Iniciação Científica
Estudo das fases formadas durante a nitretação do aço AISI 316 com diferentes espessuras, utilizando radiação sincrotron
Luan Donizete Faria, Marcelo Campos, Sylvio Dionysio de Souza, Maristela Olzon-Dionysio, Câmpus Tupã, Faculdade de Ciências e Engenharia, Engenharia de Biossistemas, luandony@live.com - PIBIC Reitoria.
Palavras Chave: Nitretação a Plasma, Aço Inoxidável AISI 316, Radiação Sincrotron.
Introdução
Entre as técnicas de modificação superficial, se destaca a nitretação a plasma. Comparada a outras técnicas ela consegue obter resultados combinados de resistência mecânica, desgaste e corrosão em menor tempo, e com melhor custo x benefício [1].
Além disso é uma técnica ecologicamente favorável, por não apresentar nenhum resíduo durante e após o processo. Essas melhoras estão atreladas a camada nitretada formada, que é influenciada pela geometria das amostras e das propriedades do nitretador. Essa camada é formada por nitretos de ferro (em especial o Fe2-3N, Fe16N2 e Fe4N) e cromo (CrN e Cr2N), além de uma fase supersaturada de nitrogênio (γN). [1]
Objetivo
Estudo das fases formadas na nitretação de amostras de aço inoxidável AISI 316, em formato de disco, com diferentes alturas. Correlaciona as melhoras nas propriedades do material a essas fases formadas.
Material e Métodos
O aço utilizado foi o AISI 316, muito utilizado em equipamentos mecânicos e utensílios. A sua composição é: C (≤ 0,08 %), Si (≤ 1,00 %), Mn (≤
2,00 %), P (≤ 0,045 %), S (≤ 0,030 %), Cr (16,00 a 18,00 %), Ni (10,00 a 14,00 %), Mo (2,00 a 3,00 %).
Essas amostras foram usinadas com diâmetro e altura de 20,00 e 2,00 ± 0,05, respectivamente, polidas e posteriormente nitretadas a 400 ºC, durante 4 horas, em uma atmosfera de gás 20 % N2
e 80 % H2 sob pressão de 6 Torr. Para determinar as fases formadas, foi utilizada a técnica de difração de raios X. Os ensaios foram realizados em incidência normal, geometria BraggBrentano (θ/2θ), no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS) na cidade de Campinas – SP, utilizando a linha XRD2. O feixe de energia utilizado foi de 7,500 ± 0,001 keV, que corresponde a um comprimento de onda de λ = 1,653 ± 0,001 Å. Foi realizado um ajuste matemático das curvas utilizando uma estrutura cúbica de face centrada (CFC), com falha de empilhamento.
Resultados e Discussão
Devido ao fato da fase supersaturada de nitrogênio ser composta pela matriz (CFC) com nitrogênio difundido em seus interstícios octaedrais, os ajustes
foram realizados utilizando uma distribuição dessa fase. Nos difratogramas essas fases aparecem ao lado esquerdo da matriz, devido a esse nitrogênio, sendo a distância proporcional à concentração. A figura 1 apresenta o ajuste realizado para a amostra nitretada com espessura de 6 mm. A tabela 1 apresenta as fases formadas durante a nitretação em todas as amostras, além da concentração de cada fase.
Figura 1. Ajuste do difratograma dos (a) picos (111) e (200) e dos (b) picos (220), (311) e (222), da amostra nitretada com espessura de 6 mm.
Tabela 1. Fases formadas e suas concentrações, durante a nitretação a plasma.
Altura Fases formadas durante a nitretação Matriz γN Fe2-3N Fe16N2
2 mm 2,44 % 90,06 % 5,40 % 2,10 % 4 mm 1,90 % 92,02 % 4,23 % 1,85 % 6 mm 1,27 % 91,69 % 4,89 % 2,15 % 8 mm 1,05 % 93,30 % 4,06 % 1,59 % 10 mm 1,53 % 91,83 % 4,89 % 1,75 %
Conclusões
A fase supersaturada de nitrogênio parece ter uma estrutura CFC com falha de empilhamento e também parece não sofrer grande influência da espessura da camada nitretada.
Agradecimentos
Os autores agradecem a PROPE/UNESP pela bolsa de IC Ações Afirmativas processo nº 47830 _____________________
1Campos, M.; Souza, S. D.; Martinez, L. G. e Olzon-Dionysio, M. Mat.
Res. 2014, 17, 1302.
a)
b)
