Estudo da modificação superficial por processos mecânico e à plasma sequencial no aço inoxidável austenítico ABNT 316L

Aços inoxidáveis austeníticos são amplamente utilizados devido às diferentes propriedades que eles apresentam, alta conformabilidade, boa resistência à corrosão. Entretanto, esses aços não apresentam boa resistência ao desgaste e alta dureza. No intuito de melhorar a resistência ao desgaste e aumentar da dureza superficial foramfeitos tratamentos na superfície desses aços. Seis sistemas foram estudados: o aço inoxidável austenítico AISI 316L como recebido, o sistema sequencial à 400 oC (aço inoxidável AISI 316L como recebido cementado à plasma por duas horas seguido de nitretação à plasma por duas horas na temperatura de 400 oC), o sistema sequencial à475 oC (aço inoxidável AISI 316L como recebido cementado à plasma por 2 horas seguido de nitretação à plasma por duas horas na temperatura de 475 oC), o sistema em que foi realizado um pré-tratamento mecânico de encruamento no aço inoxidável(denominado shot peening), o sistema shot peening mais tratamento sequencial à 400 oC (aço AISI 316L com shot peening seguido de cementado à plasma por duas horas seguido de nitretação à plasma por duas horas na temperatura de 400 oC) e o sistema shot peening mais tratamento sequencial à 475 oC (aço AISI 316L com shot peeningseguido de cementado à plasma por duas horas seguido de nitretação à plasma por duas horas na temperatura de 475 oC). Os sistemas foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV),espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), difração de raios X (DRX), espectroscopia de emissão óptica por centelhamento (GDOES) e perfilometria. Foram realizados testes de desgaste a seco na configuração esfera sob disco, testes de indentação instrumentada (ultramicrodureza) e também testes de polarização potenciondinâmica anódica. Os sistemas em que foi realizado o encruamento superficial, shot peening, antes do processo sequencial de cementação e nitretação apresentaram melhor resistência ao desgaste que aqueles em que o pré-tratamento não foi realizado. A comparação apenas entre os sistemas sequenciais em temperaturas diferentes mostrou que os sistemas que foram realizados na temperatura de 475 oC apresentaram melhor desempenho ao desgaste que aqueles que foram realizados à 400 oC mostrando a forte influência da temperatura nos resultados. Todos os sistemas que tiveram algum tipo de tratamento tiveram melhores resultados no que diz respeito à resistência ao desgaste do aço, na condição como recebido. Os testes de indentação instrumentada mostraram que o shot peening provocou um pequeno endurecimento próximo à superfície dos sistemas tratados em ambas as temperaturas e na temperatura de 475 oC, o endurecimento próximo à superfície dos sistemas foi maior e também foi maior a profundidade de endurecimento. Os testes de polarização potenciodinâmica anódica em ácido sulfúrico 0,5 M indicaram que não houve significativa alteração em relação ao comportamento eletroquímico dos sistemas em relação ao aço AISI 316L sem tratamento, em que o tratamento termoquímico à plasma foi realizado na temperatura de 400 oC com ou sem o shotpeening. Nos sistemas em que o processo à plasma foi realizado à 475 oC, houve a formação de nitretos de cromo empobrecendo a matriz austenítica em relação ao elemento cromo, o que provocou menor resistência à corrosão desses sistemas. Desta forma, após tratamentos superficiais à 400 oC, o aço inoxidável austenítico AISI 316L pode ser utilizado em condições que necessitem de resistência ao desgaste, maior dureza e resistência à corrosão simultaneamente. Os sistemas em que o tratamento à plasma foi conduzido em 475 oC apresentaram elevada resistência ao desgaste e maior dureza, entretanto, a resistência à corrosão ficou comprometida.Austenitic stainless steels are widely used due to the different properties they have as high conformability, good corrosion resistance. However, these steels do not exhibit good wear resistance and high hardness. In order to improve the wear resistance and increased surface hardness of these steels, treatments were made on the surface of them. Six systems were studied: the austenitic stainless steel AISI 316L as received, the sequential system at 400 oC (AISI 316L stainless steel as received cemented by plasma for two hours followed by plasma nitriding for two hours at a temperatura of 400 oC), the sequential system at 475 oC (AISI 316L stainless steel as received cemented by plasma for 2 hours followed by plasma nitriding for two hours at 475 oC), the system wherein a mechanical pretreatment on stainless steel (called shot peening) was performed, the system shot peening over sequential treatment at 400 oC (AISI 316L stainless steel as received withpre-shot peening cemented by plasma for two hours followed by plasma nitriding for two hours at 400 oC) and shot peening system and sequential treatment to 475 oC (AISI 316L stainless steel with pre-shot peening, cemented by plasma process for two hours followed by plasma nitriding for two hours at 475 oC). The systems were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray spectroscopy by dispersive energy (EDS), X-ray diffraction (XRD), glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES) and profilometry. Dry wear pin on disc configuration, instrumented indentation testing and also tests of anodic potentiodynamic polarization tests were performed. Systems with shot peening before the sequential plasma process of carburizing andnitriding showed better wear resistance than those in which pre treatment were not performed. Comparing just systems at different temperaturas showed that the systems were performed at 475 oC performed better than those that were performed at 400 oC showing the strong influence of temperatura on the results. All systems that had some type of treatment had better results as regards wear resistance compared to steel asreceived. The instrumented indentation testing showed that the shot peening caused a higher hardness near the surface of the treated systems at both temperatures 400 and 475 oC. Close to the surface, the hardness was higher and also had a greater depth of hardening .The anodic potentiodynamic polarization tests in 0.5 M sulfuric acid indicated no modifications on the corrosion resistance of the systems compared to untreated AISI 316L stainless steel, in which the termochemical plasma treatment was carried out at a temperature of 400 oC with or without the shot peening. In systems where the plasmaprocesses were performed at 475 oC, there was the formation of chromium nitrides impoverishing the austenitic matrix in relation to the element chromium, which caused less corrosion resistance of these systems. Therefore, after the surface treatment 400 °C, austenitic stainless steel AISI 316L can be used in conditions requiring wear resistance, greater hardness and corrosion resistance simultaneously. Systems in which the plasma treatment was conducted at 475 oC showed high wear resistance and a higher hardness