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Abstract:
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Este trabalho investigou os efeitos da nitretação a plasma em um aço de baixa liga AISI 4140, com foco na relação entre microestrutura, propriedades mecânicas e comportamento ao desgaste em condições tribológicas convencionais. Foram produzidas camadas nitretadas em reator de escala laboratorial, variando‑se parâmetros de processo de forma a obter camadas de compostos e zonas de difusão compatíveis com aplicações industriais. A caracterização envolveu microscopia óptica, interferometria de luz branca, perfis de microdureza e ensaios de desgaste recíproco do tipo ball‑on‑flat, comparando‑se sistematicamente o material nitretado com a condição sem tratamento. As micrografias de seção transversal evidenciaram a formação de uma camada branca contínua de nitretos de ferro, com espessura média de 6,64 ± 0,74 µm, sobre uma zona de difusão estendida, cuja profundidade foi estimada entre 250 e 300 µm a partir dos perfis de microdureza. A dureza de topo aumentou de 328 ± 32 HV para 924 ± 36 HV após o tratamento, enquanto a zona de difusão apresentou dureza média da ordem de 748 ± 43 HV, confirmando o endurecimento superficial promovido pela nitretação. As análises de interferometria mostraram redução moderada do parâmetro Sq e ajustes em Spk, Sk e Svk, indicando uma superfície ligeiramente mais homogênea após o tratamento. Do ponto de vista tribológico, os ensaios a seco indicaram redução significativa da taxa de desgaste volumétrico, de 6,83×10⁻⁷ para 4,35×10⁻⁸ mm³/N·m, enquanto o coeficiente de atrito permaneceu em torno de 0,13 para ambas as condições, sugerindo que a nitretação atuou principalmente na mitigação da remoção de material sem alterar de forma marcante o regime de fricção. Os resultados demonstram a eficácia da nitretação a plasma em aumentar a resistência ao desgaste do aço AISI 4140, e indicam a relevância de estudos complementares com técnicas avançadas de difração, como EBSD, para aprofundar a compreensão dos mecanismos de endurecimento e desgaste em escala microestrutural. |
