Tribological behavior ol ABNT 1020 and ABNT 1045 steels bubmitted to solids thermochemical treatments

The interest for improvements in tribological properties of materials, more specifically in steels with low and medium carbon content are of great importance for mechanical components life time. In this work, thermochemical treatments were carried out on ABNT 1020 and ABNT 1045 steels, in order to compare and evaluate the tribological behavior and also the phases and layers formed, to the different types of treatments which are: boronizing, nitriding and multi component boronizing (also known as duplex treatment). The specific objectives were to plan the different ways of treatment; evaluate and compare the effect of the substrate according to the microstructure, support and interface of the layers formed through the treatments; characterize the wear mechanisms for the different treatments and compare the results of both materials. The thermochemical treatments were carried out, using as basis previous works performed by the powder metallurgy research group. Boronizing and nitriding treatments were carried out by solid means, multi component boronizing treatment was performed in two ways: in the first one, boronizing was followed by nitriding (BN) and the in the second one, nitriding was followed by boronizing (NB). These duplex treatments were performed with the same conditions of time and temperature used for nitriding and boronizing treatments. Pin-on-disk sliding wear tests were performed using WC-Co (hard metal) balls as counter body. Through the test it was possible to evaluate the tribological behaviour. Friction coefficient, volume of removed material and wear mechanisms were determined. The microhardness of the formed layers was measured at the surface and on the cross section of the specimens. X-ray diffraction was used to confirm the formed compounds on nitriding, boronizing and boron-nitriding (duplex) treatments. The results showed an increase in the hardness of the surface layer and a reduction in the amount of removed material (volume) in all thermochemical treatments comparing with the condition of non-treated samples. Regarding the tribological behavior, by evaluating the thermochemically treated samples, the nitrided samples of ABNT 1020 presented the highest amount of removed material (0,078 mm3) and its hardness was 436 HV0.05. The boronized ABNT 1020 steel presented the lower amount of removed material (0,013 mm3). The boronized ABNT 1045 steel reached the highest mean hardness on the surface (1750 HV0.05) and the NB duplex treatment in this material provided the highest hardness of the formed layer, about 2270 HV0.05.O interesse por melhorias nas propriedades tribológicas de materiais, mais específico em aços com baixo e médio teor de carbono são de grande importância para a vida útil de componentes mecânicos. Neste trabalho foram realizados diversos tratamentos termoquímicos em aços ABNT 1020 e ABNT 1045, com o objetivo de comparar e avaliar o comportamento tribológico e também as fases e camadas formadas, para as diferentes formas de tratamentos que são: boretação, nitretação e boretação multicomponente (também conhecido como tratamento duplex). Os objetivos específicos foram: planejar as formas de tratamentos; avaliar e comparar o efeito do substrato relacionado à microestrutura, ao suporte e interface das camadas formadas nos tratamentos realizados; caracterizar os mecanismos e formas de desgastes para os diversos tratamentos e comparar entre os dois materiais. Os tratamentos termoquímicos foram realizados, utilizando como base trabalhos anteriores que foram realizados no grupo de pesquisa de metalurgia do pó. Os tratamentos de boretação e nitretação foram realizados por via sólida, o tratamento de boretação multicomponente foi realizado de duas formas: na primeira foi realizada a boretação seguido de nitretação (BN) e a segunda foi a nitretação seguido de boretação (NB), nos tratamentos duplex utilizaram-se os mesmos parâmetros de boretação e nitretação. Foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino sobre disco, com esferas de WC-Co (metal duro) como contra corpo. Foram avaliados: o coeficiente de atrito, o volume de material removido e os mecanismos de desgaste. A dureza da camada formada foi avaliada por microdureza na superfície e na seção transversal. Difratometria de raios-X foi utilizada para a comprovação da formação das camadas de nitretos, boretos e boro-nitretos (duplex). Os resultados mostraram melhoras principalmente na dureza da camada superficial e redução no volume de material removido, em todos os tratamentos termoquímicos, quando comparado com amostras sem tratamento. Em relação ao comportamento tribológico, avaliando as amostras tratadas termoquimicamente, as amostras nitretadas do aço ABNT 1020 foram as que apresentaram os piores resultados com volume de material removido de 0,078 mm3 e dureza de 436 HV0,05. Já a boretação no aço ABNT 1020 foi o tratamento que apresentou o melhor desempenho em volume de material removido com 0,013 mm3. O aço ABNT 1045 com tratamento de boretação apresentou a maior dureza média na superfície, com 1750 HV0,05 e o tratamento duplex NB neste mesmo material proporcionou a maior dureza na seção transversal, resultante da camada formada de nitretos-boro com 2270 HV0,05.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio