Introdução de nitrogênio em ligas sinterizadas de Fe-Cr, submetidas a uma descarga luminescente anormal

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.A introdução de nitrogênio em ligas ferríticas de Fe-Cr foi realizada em temperaturas acima de 900oC utilizando-se um plasma de uma descarga luminescente anormal (DLA) de corrente contínua pulsada. O ganho de massa, das amostras, em função do teor de cromo, da temperatura, da pressão parcial de nitrogênio (PN), da configuração da descarga e do tempo de tratamento foi medido durante o processo, encontrando-se um comportamento termodinâmico qualitativamente similar ao previsto teoricamente, considerando-se o processo de absorção de nitrogênio em fluxo gasoso. Um valor máximo no ganho de massa e um valor mínimo na potência da descarga são observados quando PN é variada, sob as mesmas condições de tempo e temperatura, o que estaria relacionado com a geração de íons energéticos adicionais na presença do hidrogênio e/ou com a queda da recombinação do nitrogênio (N) com as espécies absorvidas na superfície do catodo da descarga. A difusividade do nitrogênio nas ligas foi avaliada a 950oC, como função do teor de Cr, obtendo-se um valor para o coeficiente de difusão de 9,52x10-13 a 8,74x10-12 m2/s para teores de cromo entre 13 e 28%. Utilizando a análise estrutural por difração de raios X (DRX) observou-se a presença das fases austenítica do ferro e nitreto de cromo, na superfície das amostras as quais podem ser modificadas pela temperatura e tempo do processo. Sob a baixa pressão parcial de nitrogênio, nas temperaturas utilizadas, a formação do nitreto de cromo seria um atributo exclusivo da DLA quando comparada com os processos metalúrgicos convencionais. Como resultado da analise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) pode-se destacar a identificação de uma microestrutura martensítica na liga com 13% Cr e uma estrutura similar à da perlita para as ligas com 18 e 23% Cr, além de precipitados de nitreto de cromo e austenita mais evidentes na liga com 28% Cr. Os ensaios de microdureza mostraram que a dureza aumenta levemente com o teor de cromo enquanto o perfil de microdureza se estreita. O ferro puro submetido às mesmas condições de processamento não apresenta qualquer mudança nas propriedades acima estudadas para as demais ligas, confirmando-se assim a importância do cromo na incorporação do nitrogênio nas ligas ferrosas