Análise comparativa da resistência à oxidação do aço 1045 laminado a quente tratado por nitretação por plasma e revestimento de cromo duro

Abstract

Este trabalho teve por objetivo apresentar uma análise comparativa da resistência à oxidação do aço SAE 1045 laminado a quente submetido a dois diferentes tratamentos superficiais: eletrodeposição de cromo duro e nitretação por plasma, ambos processos que visam o ganho de resistência à fadiga e à corrosão do material base. O objetivo principal foi avaliar a viabilidade de substituição do revestimento de cromo duro – processo amplamente utilizado na indústria, porém associado a riscos ambientais e ocupacionais – pela nitretação por plasma, considerando especificamente o desempenho frente à corrosão. As amostras revestidas com cromo duro receberam uma camada eletrodepositada com espessura média de 25 μm. 4 processos de nitretação com parâmetros diferentes foram realizados, com temperaturas de tratamento entre 500-520°C e tempo entre 8-16 horas. Camadas de óxido formadas, após o processo de nitretação, através de oxidação por plasma e oxidação ao ar também foram analisadas. Corpos de prova tratados foram submetidos a ensaios de corrosão em câmara de névoa salina, conforme metodologia padronizada. A quantificação da degradação superficial foi realizada por meio de análise de imagens no software Fiji, utilizando limiarização por cor para distinguir as regiões oxidadas das não afetadas e determinar o percentual total de área corroída. Esses percentuais também foram empregados para a classificação das amostras segundo a norma ISO 10289. Os resultados mostraram que, para os parâmetros de tratamento avaliados, o revestimento de cromo duro apresentou desempenho superior, atingindo 13% de área corroída após 312 horas de ensaio em névoa salina. Em contraste, a amostra nitretada com melhor comportamento frente à corrosão apresentou 65,1% da superfície degradada no mesmo intervalo de tempo. Assim, nas condições analisadas, a nitretação por plasma não apresentou resistência à oxidação equivalente à do cromo duro, não permitindo sua substituição direta exclusivamente sob o critério de resistência à corrosão.

This work aimed to present a comparative analysis of the oxidation resistance of hot-rolled SAE 1045 steel subjected to two different surface treatments: hard chrome electroplating and plasma nitriding, both processes intended to improve the fatigue and corrosion resistance of the base material. The main objective was to evaluate the feasibility of replacing hard chrome coating – a process widely used in industry but associated with environmental and occupational risk – with plasma nitriding, considering specifically its corrosion performance. The samples coated with hard chrome received an electroplated layer with an average thickness of 25 μm. Four plasma nitriding processes with different parameters were carried out, with treatment temperatures between 500 and 520°C and durations ranging from 8 to 16 hours. Oxide layers formed after the nitriding process, through plasma oxidation and air oxidation were also analyzed. Treated specimens were subjected to corrosion tests in a salt spray chamber, following standardized methodology. Surface degradation was quantified through image analysis in the Fiji software, using color thresholding to distinguish oxidized from unaffected regions and determine the total percentage of corroded area. These percentages were also used to classify the samples according to ISO 10289. The results showed that, for treatment parameters evaluated, the hard chrome coating exhibited superior performance, reaching 13% corroded area after 312 hours of salt spray exposure. In contrast, the plasma nitride sample with the best corrosion behavior showed 65.1% surface degradation over the same period. Thus, under the conditions analyzed, plasma nitriding did not demonstrate oxidation resistance equivalent to that of hard chrome, preventing its direct substitution based solely on corrosion resistance criteria.