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Abstract:
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Atualmente, estima-se que aproximadamente 23% de toda a energia consumida globalmente esteja relacionada a contatos tribológicos. Desse total, cerca de 20% é utilizado para superar a fricção, enquanto os 3% restantes são gastos na substituição de componentes desgastados por esses contatos. Esses números chamam atenção especialmente no setor industrial, impulsionando investimentos significativos por parte das empresas em tecnologias e processos que aumentem a resistência ao desgaste de seus componentes.
Com esse objetivo, foi estabelecida uma colaboração entre a indústria e o Laboratório de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina (LABMAT). A parceria teve como foco investigar a viabilidade da nitretação em amostras de ferro fundido branco, buscando melhorar sua resistência ao desgaste. A escolha do LABMAT se deve à sua reconhecida experiência com materiais nitretados de alto desempenho, além dos comprovados ganhos de dureza promovidos pela nitretação — tratamento conhecido por aumentar consideravelmente a resistência superficial dos materiais.
A primeira fase do trabalho consistiu na correta preparação das amostras. Inicialmente, as peças foram submetidas a cortes para obtenção das amostras maiores, que depois foram subdivididas em amostras menores. Estas, por sua vez, passaram pelos processos de lixamento e polimento, ficando adequadas para análises posteriores. Foram realizadas diversas análises, incluindo microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e testes de microdureza.
Na etapa seguinte, as amostras foram submetidas ao processo de nitretação a plasma — um tratamento termoquímico em que as peças são expostas a uma atmosfera rica em nitrogênio, sob altas temperaturas. Esse ambiente favorece a difusão do nitrogênio pela superfície do material, formando nitretos com elevada dureza e boa estabilidade térmica.
Como resultado desse tratamento, observa-se a formação de uma camada superficial esbranquiçada, que corresponde à zona enriquecida por nitrogênio e composta por nitretos duros, responsáveis pelo aumento da resistência ao desgaste.
Após a nitretação, as amostras foram submetidas a ensaios tribológicos, mais especificamente ao teste de microabrasão por esfera. Nesse método, uma esfera de material duro é pressionada contra a superfície da amostra juntamente com uma pasta abrasiva. Os testes foram realizados em diferentes condições de tempo, mantendo as demais variáveis constantes.
Por fim, os dados obtidos a partir das diversas análises foram organizados e interpretados. Os resultados mostraram um aumento expressivo na dureza das amostras nitretadas, com essa dureza diminuindo gradualmente à medida que se afasta da superfície, o que é compatível com a limitação da difusão do nitrogênio em direção ao núcleo do material. Também foi observado que temperaturas mais elevadas durante a nitretação favoreceram uma maior penetração do nitrogênio, devido ao aumento de sua mobilidade térmica. |
