Sinterização de ferro puro com enriquecimento superficial simultâneo de cromo em descarga elétrica em regime anormal

Abstract

A metalurgia do pó (MP) por seu potencial estratégico vem sendo foco de uma série de estudos científicos. Dentre as várias etapas do processamento de materiais a partir do pó, a sinterização é de fundamental importância no desenvolvimento tecnológico deste processo de fabricação. Neste caso, a introdução de elementos de liga nas peças sinterizadas pode produzir uma série de efeitos benéficos à sinterização, bem como às propriedades das peças produzidas. Este trabalho apresenta um estudo do enriquecimento de cromo na superfície da amostra durante a sinterização com descarga luminescente anormal na configuração ânodo-cátodo confinado com cátodo contendo este elemento de liga. Para efeitos comparativos foi também realizada a sinterização em forno e por plasma, nas mesmas condições, mas sem enriquecimento. Com a finalidade de avaliar o efeito das diferentes condições no processo de sinterização com enriquecimento simultâneo de cromo foram variados parâmetros da descarga e do processamento: energia de bombardeamento iônico, tempo de pulso ligado da fonte de tensão, tipo de cátodo, temperatura e tempo no patamar de sinterização. Algumas amostras sinterizadas ao forno, ao plasma com enriquecimento de cromo e ao plasma sem enriquecimento foram posteriormente nitretadas. Foram realizadas análises do efeito deste enriquecimento nas características metalúrgicas e nas propriedades mecânicas das amostras sinterizadas e sinterizadas/nitretadas. Os resultados mostram que o enriquecimento de cromo ativou a sinterização na região superficial da amostra devido à estabilização da fase a do ferro na temperatura de processamento. Ensaios de flexão mostraram que o tratamento de nitretação nas amostras sinterizadas não produziu aumento na resistência ao escoamento nem na resistência à fratura destes materiais. Já os ensaios de desgaste mostraram que amostras nitretadas sofreram remoção de material uma ordem de grandeza menor que àquelas não nitretadas. No caso particular da amostra enriquecida com cromo, nitretada a 540ºC e submetida a deslizamento a seco com aplicação de carga normal de 25 N, não foi observado desgaste nem perda da integridade da camada de compostos. Este trabalho mostrou que é possível enriquecer a superfície de compactados ferrosos durante a sinterização usando descarga luminescente anormal na configuração ânodo-cátodo confinado.