DETERMINAÇÃO DOS PERFIS DE DUREZA DO AÇO VF 800 AT ...

Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Espírito Santo
DETERMINAÇÃO DOS PERFIS DE DUREZA DO AÇO VF 800 AT
NITRETADO NA TEMPERATURA DE 480ºC E 500ºC
Bianca Medeiros 1 , Adonias Ribeiro Franco Jr. 2
1
IFES, Coord. de Engenharia Metalúrgica – Avenida Vitória, 1729 - Bairro Jucutuquara –
29040780 – Vitória – Espírito Santo – bianca.engmetal@yahoo.com.br
2
IFES, PROPEMM – Avenida Vitória, 1729 - Bairro Jucutuquara – 29040780 – Vitória – Espírito
Santo – adonias@ifes.edu.br
Resumo: A técnica de nitretação a plasma está em constante uso na melhoria das propriedades
superficiais dos aços, especialmente aço ferramenta. Neste trabalho, estudou-se a influência dos
parâmetros de tempo, porcentagem de nitrogênio e temperatura na microestrutura e dureza
superficial da camada nitretada de um aço VF 800 AT, com o objetivo de melhorar as suas
propriedades tribológicas e determinar as curvas potenciais limites de nitretação (PLN).
Palavras-chave: aço ferramenta, tratamento térmico, nitretação a plasma, perfil de dureza, PLN.
INTRODUÇÃO
O aço ferramenta VF 800 AT é
fabricado pela Villares Metals com a proposta
de apresentar uma elevada tenacidade
acompanhada de uma boa resistência ao
desgaste e elevada dureza superficial. Esse
material é usado para trabalho a frio e possui
uma ampla aplicação. Com o emprego de
tratamentos térmicos de têmpera e
revenimento obtém-se uma boa combinação
de resistência mecânica, dureza e tenacidade.
O uso da técnica de nitretação a plasma
promove o aumento da dureza superficial.
Essa técnica quando comparada com a
nitretação convencional apresenta aspectos
positivos como a não emissão de resíduos
tóxicos, menor tempo de tratamento,
economia de energia e uniformidade da
camada nitretada. A uniformidade da camada
se deve ao melhor controle nos parâmetros do
processo, tais como: fluxo da mistura gasosa,
pressão, temperatura, composição da mistura
gasosa, voltagem.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após a têmpera do aço VF 800 AT
obteve-se uma microestrutura consistindo de
carbonetos globulares não dissolvidos em
matriz martensítica e uma dureza média de
733 HV. O revenimento posterior proporcionou
uma microestrutura martensítica revenida com
dureza de 664 HV. Para os tratamentos de
nitretação a plasma, foi empregada uma
mistura gasosa de hidrogênio e nitrogênio
utilizando proporções de 5% N2 e 95% H2,
10% N2 e 90% H2, 20% N2 e 80% H2 na
temperatura de 480ºC e 500ºC por tempos
variando de 30 minutos até 8 horas.
Para a nitretação na temperatura de
480ºC, observou-se que o crescimento da
camada nitretada está relacionado com a %
N2 e o tempo de permanência da amostra no
reator. De acordo com a literatura, considerase
que a camada nitretada inicia-se quando a
dureza for superior a 50HV da dureza do
núcleo. A figura 1 mostra o perfil de dureza do
VF 800 AT na temperatura de 480ºC e 10% N2
e a tabela I mostra as espessuras médias das
camadas nitretadas das amostras de 5%, 10%
e 20%.
Figura 1: perfil de dureza da amostra nitretada com
10% de N2 na temperatura de 480ºC.
V Jornada de Iniciação Científica
III Jornada de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação 2010

Tabela I: Espessuras médias da camada nitretada
Potencial de Nitrogênio Tempo de Nitretação Espessura Média das Camadas Nitretadas
20%
10%
5%
Na tabela I nota-se que as amostras
nitretadas com 20% de N2 apresentaram uma
camada nitretada de menor espessura. De
acordo com a literatura, a presença de
grandes concentrações de hidrogênio na
mistura gasosa produz camadas com
espessuras superiores do que aquelas
nitretadas com quantidades menores de H2,
Porém, as amostras nitretadas com
porcentagens menores de H2 (maiores %N2),
possuem uma camada de compostos mais
espessa. Por isso a espessura da camada
nitretada com 5% de N2 é maior do que a
amostra nitretada com 20% de N2.
As amostras nitretadas na temperatura
de 500ºC apresentaram comportamento
semelhante, No entanto, houve uma queda da
dureza para as mesmas profundidades de
nitretação analisadas. Isso pode ser explicado
pelo modelo de Kölbel que diz que a absorção
de nitrogênio esta associada com o processo
de sputtering. Ou seja, o aumento da taxa de
sputtering causa um maior número de
dissociações e de defeitos na estrutura
cristalina do material. Com isto a espessura da
zona de difusão aumenta enquanto a da
camada de compostos diminui.
CONCLUSÃO
O aumento da temperatura de
nitretação provoca uma diminuição da dureza
da camada nitretada. As amostras nitretadas
com baixas %N2 apresentam camadas
nitretadas mais espessas do que amostras
nitretadas com altas %N2 .
Agradecimentos
Primeiramente a Deus, e a FAPES por
me conceder o apoio financeiro com a bolsa
de iniciação cientifica. Ao professor orientador
Adonias Ribeiro Franco Junior por me
30 minutos 120 µm
1 hora 150 µm
3 horas 185 µm
1 hora 170 µm
4 horas 180 µm
8 horas 210 µm
3 horas 145 µm
8 horas 190 µm
incentivar durante todo o trabalho. E por fim, a
todos que me ajudaram em cada etapa.
REFERÊNCIAS
FRANCO JR., A. R. Nitretação por plasma
pulsado do aço AISI H13. 1997. Tese
(Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de
Materias) – Universidade Federal de São
Carlos, São Carlos.
FRANCO JR., A. R. Obtenção de
revestimentos dúplex por nitretação a
plasma e PVD-TiN em aços ferramenta AISI
D2 e AISI H13. 2003. Tese (Doutorado em
Engenharia Metalúrgica e de Materias) –
Universidade Federal São Paulo, São Paulo.
PINEDO, C. E. Fundamentos da nitretação
sob plasma para o tratamento superficial
de aços e ligas especiais. Catálogo da Heat
Tech – Tecnologia em tratamentos térmicos e
engenharia de superfície Ltda, Suzano, SP.
PARUCKER, M.L.; MORENO, A;
MENDONÇA, G.M. Influence of nitriding
time on the microhardness profile of
plasma nitrited AISI D6 steel. Joinville, SC.