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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
André Kraszczuk
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Tschiptschin, Andre Paulo (Presidente)
Pinedo, Carlos Eduardo
Souza, Roberto Martins de
Título em português
Caracterização microestrutural, mecânica e tribológica de um aço AISI 440B após os tratamentos de têmpera e nitretação a plasma.
Palavras-chave em português
Aço
Tribologia
Resumo em português
Em tribossistemas pode ser necessário o controle do atrito e a minimização do desgaste dos materiais. Dentre as soluções propostas, se encontram tratamentos térmicos e termoquímicos, deposição de filmes finos e formação de revestimentos duplex. O objetivo desse trabalho é entender e comparar como variam a microestrutura, as propriedades mecânicas, o desempenho tribológico e os mecanismos de desgaste em um aço inoxidável martensítico AISI 440B após os tratamentos de i) têmpera e ii) nitretação a plasma pulsada. A caracterização da microestrutura consistiu na identificação das fases por difração de raios - X, observação por microscopia ótica e por MEV-FEG. A caracterização das propriedades mecânicas consistiu em medições de dureza Rockwell C e microdureza Vickers (carga de 100gf). Por fim, o desempenho tribológico e os mecanismos de desgaste foram avaliados através de: a) determinação dos parâmetros de rugosidade por rugosimetria e AFM; b) levantamento das curvas de coeficiente de atrito vs. tempo através do ensaio de desgaste linear cíclico (SRV) sem lubrificação; c) perda de massa dos discos e esferas; d) observação das trilhas de desgaste e das calotas de desgaste por meio de MEV-FEG/EDS; e) levantamento do perfil topográfico da superfície dos discos desgastados e f) profundidade das trilhas através de interferometria ótica. Obteve-se microestrutura da camada nitretada constituída de martensita revenida e nitretos ?', ? e CrN. A camada nitretada apresentou dureza máxima de 1340 HV0,1 e profundidade de camada NHT de ~100µm. Durante a nitretação a matriz martensítica sofreu revenimento que diminuiu a dureza de 54 HRC (temperado) para 50 HRC. Constatou-se que no tribossistema "deslizamento a seco entre esfera de AISI 52100 e disco de AISI 440B Temperado", ocorreram no corpo: i) deformação plástica, ii) abrasão de 3 corpos nas extremidades das trilhas, iii) desgaste oxidativo e iv) delaminação (arrancamento do filme óxido). Já no contra-corpo: i) abrasão suave e ii) adesão de debris óxidos. No tribossistema "deslizamento a seco de esfera de AISI 52100 contra disco de AISI 440B Nitretado" ocorreram no corpo: i) microcutting, ii) desgaste oxidativo e iii) delaminação (arrancamento de asperezas e/ou de filme óxido). Já no contra-corpo: i) abrasão severa e ii) adesão de debris óxidos.
Título em inglês
Microstructural, mechanical and tribological assessment of as-quenched and plasma nitrided AISI 440B.
Palavras-chave em inglês
AISI 440B
Plasma nitriding
Tribology
Resumo em inglês
In tribosystems to control friction and wear is necessary. Several solutions have been developed over the last few years, such as heat treatments, thermo-chemical treatments, thin films deposition and duplex coatings. The purpose of the present work is to understand how the microstructure, mechanical and tribological properties of AISI 440B vary after being subjected to the following treatments i) quenching, ii) plasma nitriding. The approach to study AISI 440B microstructure consisted of XRD (X-Ray Diffraction), optical microscopy and SEM (Scanning electron microscopy). The approach to study AISI 440B mechanical properties consisted of Rockwell C hardness and Vickers microhardness. Finally, the approach to study AISI 440B tribological performance was: a) surface and roughness observations through contact rugosimetry and AFM, b) friction coefficient vs. time curves through unlubricated reciprocating tribological test (ASTM G133-05), c) disc and sphere mass loss, d) wear track and wear cap observations through SEM-FEG/EDS, e) surface profile and wear track depth through optical interferomety. The nitrided layer presented tempered martensite as well as ?, ? and CrN nitrides. The maximum surface hardness was 1340 HV 0,1 and a case depth of ~100 µm was found. Regarding the wear mechanisms, in the "dry sliding of AISI 52100 sphere against as-quenched AISI 440B discs" tribosystem, the wear mechanisms acting in the body were: severe wear with i) severe plastic deformation, ii) 3-body abrasion at the ends of the wear tracks, iii) oxidation, and iv) mild delamination (oxide pull-out). Regarding the counterbody, it was found: i) mild abrasion and ii) oxide adhesion. In the "dry sliding plasma nitrided AISI 440B against AISI 52100 spheres" tribosystem the body suffered mild wear with i) oxidation and ii) delamination. The counterbody suffered i) strong abrasion and ii) oxide adhesion.
 
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Data de Publicação
2017-12-07
 
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