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Título: Nitretação por plasma de aço inoxidável austenítico com fluxo pulsado de nitrogênio
Título(s) alternativo(s): Plasma nitriding of austenitic stainless steel with pulsed nitrogen gas flow
Autor(es): Sphair, Anna Carolina
Orientador(es): Mafra, Márcio
Palavras-chave: Nitretação
Aço austenítico
Aço inoxidável
Nitrogênio
Engenharia mecânica
Nitriding
Austenitic steel
Steel, Stainless
Nitrogen
Mechanical engineering
Data do documento: 28-Set-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SPHAIR, Anna Carolina. Nitretação por plasma de aço inoxidável austenítico com fluxo pulsado de nitrogênio. 2017. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: A nitretação por plasma é um processo termoquímico muito utilizado para promover melhorias nas propriedades tribológicas da superfície de aços inoxidáveis austeníticos, uma vez que permite a formação da austenita expandida. A partir disso, este trabalho inicia uma nova linha de pesquisa, utilizando fluxo pulsado de gás nitrogênio durante as nitretações por plasma D.C. do aço AISI 316L, realizados a baixa temperatura (400°C) e por curtos tempos de tratamento (1 a 4h). O fluxo pulsado é proposto como parâmetro de controle das propriedades da camada de austenita expandida e consiste em nitretações com fluxo intermitente de nitrogênio dentro do reator. Ciclos com períodos de fluxo do gás seguidos por períodos de corte do fluxo foram repetidos ao longo dos tratamentos. Para serem investigados os efeitos dos tempos de oferta e corte do gás, diferentes condições de pulsos foram empregadas, nas quais o fluxo de nitrogênio representou 10, 20, 25 ou 50% do tempo de ciclo. Para efeitos de comparação, tratamentos utilizando fluxo contínuo de nitrogênio foram realizados, mantendo-se as demais variáveis de processo constantes, de modo a serem isolados os efeitos dos pulsos. Os resultados mostraram que para as condições de fluxo intermitente com 25% e 50% de tempo de oferta de nitrogênio, os resultados obtidos para taxa de crescimento parabólico de camada, espessura de camada e dureza, foram muito semelhantes aos obtidos para tratamentos com fluxo contínuo do gás. Já no que se refere às condições de pulsos com 10% e 20% de oferta de nitrogênio, notam-se diferenças mais pronunciadas em relação aos resultados obtidos para os tratamentos contínuos, no ponto pertinente aos mesmos parâmetros. Contudo, mesmo para estes casos obtêm-se ainda resultados significativos. Portanto, constata-se o fluxo pulsado pode ser utilizado como parâmetro de controle das propriedades da austenita expandida. Além disso, a utilização de pulsos de gás pode promover a economia do volume de nitrogênio utilizado durante as nitretações por plasma, mantendo-se propriedades similares aos dos tratamentos contínuos.
Abstract: Plasma nitriding of austenitic stainless steel is a very useful thermochemical treatment to provide enhancement of surface tribological characteristics through the formation of expanded austenite. This work initiates a new research line using pulsed nitrogen gas flow during the D.C. plasma nitriding of AISI 316L done at low temperatures (400ºC) and short times (1 to 4h). The pulsed gas flow is proposed as a control parameter for the properties of the expanded austenite layer and consists of nitriding with intermittent nitrogen gas flow inside the reactor. Cycles with periods of offer and break off of gas flow were repeated during the treatments. In order to investigate the effects of the periods with gas offer and break off, different pulses condition were investigated on which the nitrogen gas flow represented 10, 20, 25 or 50% of the cycle’s time. For comparison treatments with continuous gas flow were realized while the other treatment parameters were maintained in order to isolate the pulses effects. The results show that for conditions using intermittent gas flow with 25% and 50% of nitrogen offer, the layer parabolic grow rate, the layer thickness and hardness were very similar to those obtained for treatments with continuous nitrogen flow. In relation to the conditions of pulses with 10 and 20% of nitrogen offer, obtained results presents more pronounced differences in comparison to treatments with continuous flow. However, even for this situation the results are significant. Therefore it is concluded that the pulsed gas flow can be used as a control parameter of the expanded austenite properties. In addition the use of nitrogen pulses can promote saving on the volume of gas that is used during the plasma nitriding maintaining similar properties to the continuous treatments.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2970
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