Influence of gas mixture on plasma nitriding and plasma nitrocarburizing process of AISI 4140 steel

Neste trabalho realizaram-se varias nitretações e nitrocarbonetações a plasma em um aço AISI 4140 temperado e revenido, com o objetivo de avaliar a magnitude do parâmetro “composição gasosa” nas propriedades metalúrgicas das camadas formadas após a nitretação. Para a realização deste trabalho foram necessárias adaptações do forno e experimentos prévios para verificar a influência do posicionamento das peças na câmara. Todas as superfícies nitretadas para o estudo das misturas gasosas, foram caracterizadas quanto aos seguintes parâmetros: dureza superficial, perfis de dureza e de composição química, fases formadas nas primeiras regiões da superfície, espessura da camada branca, tenacidade superficial, rugosidade e morfologia topográfica. As amostras provenientes do estudo das variáveis térmicas da câmara foram estudadas quanto à espessura da camada branca e perfis de dureza e composição química. Encontrou-se que as variáveis térmicas são determinantes em termos de alterações no processo e que, cuidados com simetria, devem ser levados em consideração em estudos similares em equipamentos sem aquecimento auxiliar nas paredes. Verificou-se também amplas variações nas propriedades microestruturais das amostras tratadas sob as diferentes misturas gasosas postas em uso e, foi possível sugerir com base nos resultados e na literatura, aplicações para alguns dos casos estudados.In this work various plasma nitriding and plasma nitrocarburizing treatments with hardened and tempered AISI 4140 steel were carried out. The main aim was evaluating the gas mixture influence on metallurgical properties of plasma nitriding and nitrocarburizing layers. For the realization of this study, furnace adaptations and previous experiments in order to verify the parts position influence on final treatments results were necessary. The samples that were nitrided in previous experiments were characterized concerning of compound layer, hardness and chemical composition profiles. All nitride surfaces, were characterized with the parameters: surface hardness, hardness and chemical composition profiles, phases composition on surface, thickness of compound layer, surface toughness, surface roughness and topographical morphology. It was found that thermal parameters are determinants in order to modify the process. Care must be taken about symmetry with this kind of equipment that have no auxiliary heating wall. Later, large variations on microstructural properties in samples under different gas conditions were verified and applications to some cases were proposed