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Type: Tese de Doutorado
Title: Transições no regime de desgaste por deslizamento do aço inoxidável austenítico AISI 316L processado a plasma
Authors: Michelle Cristiane da Silva Duarte
First Advisor: Geralda Cristina Durães de Godoy
First Referee: Vicente Tadeu Lopes Buono
Second Referee: Maria das Merces Reis de Castro
Third Referee: Marília Mendonça de Lima
metadata.dc.contributor.referee4: Wagner Reis da Costa Campos
Abstract: Este trabalho investiga a influência de diferentes tratamentos a plasma sobre a resistência ao desgaste do aço inoxidável austenítico AISI 316L. Os tratamentos a plasma escolhidos foram: nitretação a 450 °C realizado por 5 horas, cementação a 475 °C realizado por 3 horas e um processo sequencial, composto de nitretação a 450 °C, durante 5 horas seguidas de cementação a 475 °C durante 3 horas. De modo a correlacionar o comportamento de desgaste e a microestrutura, bem como a concentração de nitrogênio e de carbono na superfície, as amostras tratadas a plasma foram cuidadosamente investigadas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X dispersiva de energia (EDS), difração de raios X (XRD), testes de desgaste, perfilometria, micro e nanoindentação. Cada tratamento de plasma conduziu a formação de uma camada modificada na superfície do aço AISI 316L. Os resultados apresentaram que as camadas superficiais exibiram diferentes espessuras para cada um dos três tratamentos, sendo que, duas estruturas de austeníta expandida foram formadas sem a presença de precipitados. Nos testes de desgaste foram observadas nítidas transições, provavelmente devido às camadas das superfícies modificadas a plasma. Após a identificação das distâncias de deslizamento correspondentes a estas transições, os testes de desgaste foram parados nestes pontos e mapas de EDS da composição química foram levantados. A profundidade das trilhas de desgaste e os volumes desgastados foram medidos por perfilometria. Verifica-se, reduções significativas nas concentrações de carbono e de nitrogênio, em cada curva parcial de desgaste, indicam que as camadas modificadas, foram quase esgotadas na distância percorrida. Comparando-se os volumes dos sistemas desgastados, o sistema sequencial foi o que apresentou a melhor resistência ao desgaste. Para este sistema, foram identificados três regimes definidos: o primeiro localizado próximo à superfície, com provável correlação da camada nitretada, o segundo constituído com camada cementada, e finalmente o terceiro regime, o aço AISI 316L sem tratamento. As medidas de micro e nanodureza demonstraram que o comportamento de desgaste, pode estar relacionado com as diferentes propriedades mecânicas, destas três diferentes camadas. O desgaste no estado estacionário foi observado apenas para longas distâncias de deslizamento, quando o material desgastado já corresponde ao aço AISI 316L sem tratamento. Este estudo apresentou que o comportamento de desgaste está fortemente relacionado com a estrutura das superfícies modificadas.
Abstract: This work investigate the influence of different plasma treatments on the wear resistance of AISI 316L austenitic stainless steel. The chosen plasma treatments were: nitriding conducted at 450°C for 5 hour, carburizing at 475°C for 3 hours, and a sequential process composed of nitriding at 450°C for 5 hours followed by carburizing at 475 ° C for 3 hours. In order to correlate wear behavior and microstructure as well as the concentration of nitrogen and carbon at the surface, the plasma treated samples were thoroughly investigated by means of scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), wear tests, profilometry, micro- and nanoindentation. Each plasma treatment led to the formation of a modified surface layer of the AISI 316L steel. The results showed that the surface layers had different thicknesses for each of the three different treatments and two expanded austenitic structures are formed without the presence of precipitates. On the sliding wear tests, sharp transitions were observed, probably due to the plasma modified surface layers. After identifying the sliding distances corresponding to these transitions, the tests were stopped at these points and EDS compositional maps of the wear tracks were taken. The depth of wear tracks and the worn volumes were measured by profilometry. Significant reductions in carbon and/or nitrogen concentrations of each partial wear curve, indicate that the modified layers were almost worn out at these positions. Comparing the worn volumes, the sequentially plasma treated sample showed the best wear resistance. For this system three defined regimes were identified: the first probably correlated with the upper nitrided layer, the second with the carburized layer and finally the third one with the steel AISI 316L no treatment. Micro- and nanohardness measurements demonstrated that the wear behavior can be related to the different mechanical properties of these three different layers. A steady-state wear will be only observed for long sliding distances, when the worn material already corresponds to steel AISI 316L no treatment. This study shows that the wear behavior is strongly related to the particular structure of the modified surface.
Subject: Engenharia metalúrgica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9KPQ32
Issue Date: 27-Feb-2014
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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