Nitretação por plasma de ferro puro enriquecido superficialmente com molibdênio

Abstract

Neste trabalho, amostras de ferro puro, sinterizadas e enriquecidas superficialmente com molibdênio via plasma, foram submetidas ao tratamento termoquímico de nitretação por plasma, visando melhorar as propriedades mecânicas na região superficial das amostras. Foram realizados estudos em diferentes condições para tratamento superficial de nitretação por plasma variando-se a mistura gasosa N2-H2 e a temperatura de nitretação. Duas temperaturas de nitretação (450o C e 540o C) e duas concentrações de nitrogênio na mistura nitretante N2-H2 (baixa concentração 5% de N2 e alta concentração 75% de N2) foram empregadas para realização do trabalho. Com a escolha dessas variáveis no processo de nitretação foi possível definir a melhor condição de nitretação para endurecimento da camada enriquecida com Mo. A caracterização microestrutural das camadas enriquecidas e nitretadas foram realizadas por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as fases presentes por difração de raios X (DRX). Testes de microdureza avaliaram o endurecimento das camadas obtidas. Os resultados mostram que ocorre um aumento significativo na dureza da camada enriquecida com molibdênio e nitretada. A presença de Mo na região superficial da amostra leva a formação de microestruturas com diferentes morfologias dependentes da temperatura e do teor de nitrogênio no processo de nitretação. Não foi possível identificar fases relativas à formação de nitretos de molibdênio ou nitretos mistos de Fe-Mo-N nas análises de DRX para as amostras enriquecidas e nitretadas por plasma, mas acredita-se que eles estão presentes devido ao aumento no perfil de microdureza das amostras enriquecidas. Amostras de Mo puro também foram nitretadas nas mesmas condições com a finalidade de comparar as amostras, verificar a formação de MoN e avaliar o comportamento do perfil de microdureza. Este trabalho mostrou que a nitretação de compactados metálicos enriquecidos superficialmente com Mo, melhora a dureza da camada nitretada.

In this work, aiming to improve the surface properties, unalloyed iron samples, sintered and enriched superficially with molybdenum by Plasma, were subjected to the thermochemical treatment of nitriding by Plasma. Studies of the nitriding treatments by plasma were carried out in different conditions: varying to gas mixture (H2-N2) and temperature of nitriding. Two different temperatures (450o C and 540o C) and two concentrations of nitrogen in the gas mixture N2-H2 (low concentration 5% of N2 and high concentration 75% N2) were investigated. With the choice of the variables to the realized nitriding process, it was possible to define the best condition of nitriding process to hardening of the molybdenum enriched layer. The surfaces of the samples were characterized by Electronic Scanning Microscopy (SEM). The microstructural characterizations of the enriched and nitrided layers were done by optical microscopy (OM) and SEM and the phases present by X-ray (XRD) diffraction. Tests of hardness were done to assess the properties of layers obtained. The results show that there is a significant increase in the hardness of the nitrided molybdenum enriched surface layer. The presence of Mo in the surface of the samples leads to the formation of microstructures with different morphologies dependents on temperature and nitrogen content used in the nitriding process. It was not possible to identify the formation of molybdenum nitrides phases (MoN) or mixed nitrides (Fe-Mo-N) in the analysis of XRD for the nitrided enriched samples by plasma. In spit of this, it is believed that they are present, due to the increase in the hardness nitrided enriched layer. Samples of unalloyed Mo were also nitrided under the same conditions in order to compare and to verify the formation of MoN and to evaluate the behavior of the microhardness profile. This study showed that nitriding of sintered metals and superficially molybdenum enriched, improves the hardness of the nitrided layer.