NITRETAÇÃO A PLASMA EM GAIOLA CATÓDICA: caracterização e avaliação do desempenho da camada nitretada em ferramentas de conformação

Abstract

RESUMO: Amostras de aço rápido AISI M2 foram tratadas a 400ºC, 450ºC e 500ºC pelos processos de nitretação a plasma convencional e em gaiola catódica com o objetivo de comparar o desempenho da camada nitretada em uma ferramenta de conformação utilizada na fabricação de pregos para a construção civil. As amostras tratadas foram avaliadas por ensaio de microdureza Vickers e pelas técnicas de caracterização de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios-X (DRX), já as ferramentas de conformação foram submetidas às suas condições usuais de trabalho para análise de desempenho quanto à sua produtividade. De acordo com os resultados, a temperatura de tratamento a qual obteve-se maior aumento de microdureza superficial, em torno de 280% da amostra não tratada, tanto para a nitretação a plasma convencional como em gaiola catódica, foi a 400ºC. Quanto à espessura da camada de compostos, esta possuiu maior valor na temperatura de 500ºC, de acordo com os perfis de microdureza apresentados. Aplicando a nitretação convencional e em gaiola catódica nas ferramenta de conformação, a temperatura de tratamento a qual obteve-se maior aumento de produtividade, em torno de 730% da ferramenta de fábrica, tanto para a nitretação a plasma convencional como em gaiola catódica, foi a 500ºC. Destaque para a eficiência da nitretação a plasma em gaiola catódica, onde foi obtido um aumento de produtividade cerca de 20% maior em comparação à nitretação convencional, nas mesma condições de tratamento. ABSTRACT: AISI M2 steel samples were treated at 400ºC, 450ºC and 500ºC by the conventional and cathodic cage plasma nitriding processes with the objective of comparing the performance of the nitrided layer in a conformation tool used in the manufacture of nails for civil construction. The treated samples were evaluated by Vickers microhardness test, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD) characterization techniques, while the conformation tools were submitted to their usual working conditions for performance analysis productivity. According to the results, the treatment temperature which obtained a higher surface microhardness increase, around 280% of the untreated sample, for both conventional and cathodic cage plasma nitriding, was at 400ºC. As for the thickness of the composite layer, it had a higher value at the temperature of 500ºC, according to the microhardness profiles presented. Applying the conventional and cathodic cathodic nitriding in the forming tool, the treatment temperature which obtained a higher productivity increase, around 730% of the factory tool, both for conventional plasma and cathodic at 500 ° C. It was highlighted the efficiency of the cathodic cage plasma nitriding, where a productivity increase of about 20% was obtained in comparison to conventional nitriding under the same treatment conditions.