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Título: Nitretação de aço inoxidável duplex UNS S32750 por plasma de radiofrequência indutivamente acoplado
Título(s) alternativo(s): Radiofrequency inductively coupled plasma nitriding of UNS S32750 duplex stainless steel
Autor(es): Souza, André Augusto Bonfante de
Orientador(es): Mafra, Márcio
Palavras-chave: Nitruração
Aço inoxidável
Aço - Corrosão
Plasma de baixa temperatura
Microdureza - Testes
Microscopia eletrônica - Análise
Nitriding
Steel, Stainless
Steel - Corrosion
Low temperature plasmas
Microhardness - Testing
Electron microscopy - Analysis
Data do documento: 30-Nov-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SOUZA, André Augusto Bonfante de. Nitretação de aço inoxidável duplex UNS S32750 por plasma de radiofrequência indutivamente acoplado. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.
Resumo: Nitretação é um tratamento termoquímico de introdução de nitrogênio em ligas metálicas para melhoria de desempenho mecânico, como aumento da resistência ao desgaste e fadiga, e aprimoramento da resistência à corrosão. A nitretação de aços inoxidáveis, realizadas comumente a baixas temperaturas, tem sido escopo de pesquisa nas últimas décadas. A classe inoxidável duplex, contudo, ainda é pouco investigada, especialmente em plasmas de radiofrequência. No presente trabalho foi avaliada a nitretação por plasma de radiofrequência indutivamente acoplado (ICP) com e sem polarização (DC) das amostras do aço inoxidável duplex UNS S32750, com relação à formação de camada, sua espessura, microdureza e composição, como também sua microestrutura. As nitretações por plasma foram realizadas por 4 horas e apresentaram camadas de até 11,6 µm, com variações de espessura entre as fases e com teor máximo de nitrogênio de 13%p. O aumento de dureza média de topo foi de 347 HK0,050 (nas duas fases, para o material não tratado) para 990/765 e 2367/1209 nas fases ferrítica e austenítica, respectivamente, para 400 e 450 ºC. As fases presentes nas camadas observadas são austenita expandida (para as duas temperaturas) e nitretos de cromo na temperatura de 450 ºC. O estudo mostrou a eficiência do plasma ICP para nitretação do aço inoxidável duplex e identificou que a polarização da amostra possui papel importante no desenvolvimento das camadas nitretadas.
Abstract: Nitriding is a thermochemical treatment based on nitrogen diffusion in ferrous alloys to improve its mechanical performance, such as wear resistance and fatigue, and also its corrosion behavior. Stainless steels are generally low-temperature nitrided. The duplex grade of stainless steels is, however, poorly investigated, especially when treated by radiofrequency (RF) plasmas. In the present work the radio-frequency inductively coupled plasma (ICP) nitriding of UNS S32750 duplex stainless steel with and without DC bias was evaluated, regarding layer thickness, microhardness and composition of the developed microstructure. Treatments were carried out for 4 hours at 400 and 450 ºC. They presented expanded layers up to 11,6 µm with variations between phases and maximum nitrogen content of 13%wt. Average microhardness were increased from 347 HK0,050 (non-treated material, both phases) to 990/765 and 2367/1209 on ferritic and austenitic phases, at 400 and 450 ºC, respectively. XRD-detected phases on the layers are expanded austenite (for 400 and 450 ºC) and chromium nitrides at 450 ºC. The study showed the efficiency of RF-ICP nitriding of duplex stainless steels and diagnosed the DC bias voltage as a key parameter of layer growth.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31198
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