Devido a sua alta resistência específica, boa resistência à corrosão e estabilidade metalúrgica, o titânio e suas ligas são materiais atrativos para inúmeras aplicações de alto desempenho. Em especial, o titânio comercialmente puro (Grau 2) desempenha um papel importante nas indústrias automobilística e aeroespacial. Porém, devido à baixa resistência ao desgaste, apresenta algumas limitações em aplicações estruturais. Soluções e melhorias podem ser realizadas por meio de tratamentos termoquímicos, pois estes são capazes de adequar as propriedades tribológicas e o desempenho mecânico do titânio. O presente trabalho tem como objetivo investigar o efeito da nitretação a laser em corpos de prova lisos e entalhados. Foram analisados dois tipos de entalhes, submetidos a ensaios de fadiga de alto ciclo, através da construção das curvas S x N. A primeira etapa baseou-se em definir os melhores parâmetros para o tratamento de nitretação a laser do titânio grau 2. Os resultados mostraram que, quanto maior a potência do laser, a camada é mais uniforme. No entanto, maior a rugosidade presente na superfície, o que para o fenômeno da fadiga é prejudicial. A segunda etapa do projeto envolveu a nitretação dos corpos de prova destinados aos ensaios de fadiga e a comparação das amostras nas condições nitretadas e não-nitretadas, com e sem entalhes. Com relação aos ensaios de fadiga para as amostras sem tratamento, com e sem os entalhes, a presença da descontinuidade reduziu a vida em fadiga em ambas as condições. A nitretação reduziu a vida em fadiga para todas as condições. A análise de sensibilidade ao entalhe evidenciou que, para as amostras nitretadas, a presença do entalhe não influenciou a vida em fadiga. As análises fractográficas indicaram que as trincas foram nucleadas na superfície, principalmente nas trilhas induzidas pelo laser. O mecanismo de fratura final das amostras lisas e entalhadas foi descrito pela formação e coalescência de microcavidades.

Due to their high specific strength, good corrosion resistance, and metallurgical stability, titanium and its alloys are attractive materials for numerous high-performance applications. In particular, commercially pure titanium (Grade 2) plays an important role in the automotive and aerospace industries. However, because of its low wear resistance, it has some limitations in structural applications. Solutions and improvements can be carried out through thermochemical treatments, that are capable of adapting tribological properties and mechanical performance of titanium. This study aims to investigate the effect of laser nitriding on smooth and notched samples. Two types of notches were analyzed and submitted to high cycle fatigue tests, through the construction of S x N curves. The first step was based on defining the best parameters for the laser nitriding treatment of titanium Grade 2. It was observed that the higher the laser power is, the more uniform the layer is, however, the greater the roughness present on the surface is, which is harmful to the fatigue phenomenon. The second step involved the nitriding process of the samples destined for fatigue tests and the comparison with the samples under nitrided and non-nitrided conditions, with and without notches. Regarding fatigue tests for samples without treatment, with and without notches, the presence of discontinuity reduced fatigue life in both conditions. Nitriding reduced fatigue life for all conditions. The notch sensitivity analysis showed that, for the nitrided samples, the presence of the notch did not influence fatigue life. Fractographic analyzes indicated that the cracks were nucleated on the surface, mainly in laser-induced trails. The final fracture mechanism of the smooth and notched samples was described by the formation and coalescence of microcavities.