Laser surface treatment of steels AISI 1045 and AISI 4340 : microstructural transformantions and properties

Orientador: Maria Clara Filippini IerardiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: A melhoria nas propriedades superficiais dos materiais tem sido buscada incessantemente pelas indústrias de transformação. A utilização do laser para tratamento térmico e refusão, entre outros processos, tem possibilitado grandes avanços nesta área. Muito se tem trabalhado na determinação dos parâmetros operacionais do laser e a resultante destas influências sobre as propriedades dos materiais. Os objetivos deste trabalho são estudar os efeitos destes parâmetros operacionais sobre a profundidade da camada superficial e a caracterização microestrutural das amostras submetidas a tratamento térmico a laser. Foram feitos experimentos usando os aços AISI 1045 e AISI 4340, a partir de amostras recozidas, temperadas e nitretadas. Foi utilizado um laser de CO2, pertencente ao LNLS, com potência nominal de 1 kW, desfocado em 2 mm, velocidade de deslocamento do feixe variando de 3000 a 10000 mm/min. Os resultados confirmam o laser como um instrumento eficaz na aplicação dos tratamentos superficiais. Para o aço AISI 1045, verifica-se que as amostras nitretadas apresentam maior profundidade da poça resultante após tratamento a laser. Já para o aço AISI 4340 as amostras endurecidas são as que se apresentam com maiores profundidades de poça. Para ambos os casos, as amostras recozidas apresentam os menores valores de profundidade da poça. Os ensaios de corrosão demonstram, com exceção das amostras nitretadas, uma tendência de elevação na nobreza do potencial eletroquímico do material. Quanto à resistência ao desgaste, com exceção das amostras nitretadas, do aço AISI 4340, todas as amostras apresentaram melhora após submetidas aos tratamentos propostosAbstract: The industry development during last decades has allowed significant improvements concerning materials surface properties. Laser application for thermal treatment and remelting has also permitted important advances in this area. A lot of work has been spent in order to understand the influence of the operational laser parameters on the products¿ performance. The main objective of this study is to examine the effects of such parameters on the surface layer depth and on the typical microstructural arrangement of the treated samples. Thus, experiments were carried out using the steels AISI 1045 and AISI 4340, which were annealed, tempered and nitrated. Further, It was used a CO2¿s laser equipment, with nominal power of 1kW (defocusing of 2mm) and scan speed varying from 3000 mm/min to 10000 mm/min. The results confirmed the laser as an effective technique for surface treatments application. For steel AISI 1045, it was verified that nitrated samples presented the deepest liquid pool as consequence of the laser treatment. However, for steel AISI 4340, the hardened samples presented the deepest liquid pool. In both cases the annealed samples presented the lowest values concerning such parameter. The corrosion tests demonstrated that, except for the nitrated samples, a tendency of electrochemical potential increasing could be observed for all other studied conditions. Concerning wear resistance, excepting steel AISI 4340 nitrated samples, the others shown an improvement after the proposed treatmentDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânic