Propriedades do aço AISI 4140 nitretado a gás

Resumo

Nitretação está entre os tratamentos superficiais mais efetivos. Os principais benefícios da nitretação aos aços são o aumento da dureza, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e resistência à corrosão. Com isso, este trabalho tem por objetivo avaliar a resposta do AISI 4140 a diferentes condições de nitretação, quanto às propriedades químicas, microestruturais, de dureza e propriedades tribológicas. Para isso, foram feitas análises metalográficas, espectroscopia de emissão óptica de descarga incandescente (GDOES), difração de raios-x, microdureza e ensaio pino-sobre-disco. Nitretações gasosas foram executas em duas diferentes condições, com potenciais de nitretação de 0,6 e 2,0. A duração dos tratamentos foi de duas, quatro e seis horas. Adicionalmente, foi realizado um tratamento de nitrocarbonetação de seis horas, com a adição de carbono via injeção de gás de CO₂, com potencial de carbonetação de 1,0. Os resultados mostraram a formação de camada branca seguida de uma camada de difusão com gradiente de propriedades como dureza e composição química. Um aumento significativo de dureza de 400 HV é observado na camada de difusão. Os diferentes tratamentos mostraram que o potencial de nitretação tem maior influência sobre a espessura do que o tempo de tratamento. A nitrocarbonetação formou uma camada nitretada 21% menos espessa do que nas amostras nitretadas de mesmo potencial de nitretação, enquanto que a camada de poros foi semelhante. Nos testes tribológicos realizados, houve uma diminuição do desgaste de 61% com a presença da camada nitretada e o modo de desgaste mudou de abrasivo/adesivo para abrasivo.

Palavras-chave: Nitretação gasosa, aço AISI 4140, pino-sobre-disco, difração de raios-x, GDOS.