Efeito do carbono e do nitrogênio na microestrutura e dureza do aço AISI 420
The partial replacement of carbon by nitrogen on stainless steels has been the subject of a lot of scientific works, the majority of these works shows that there is a synergistic effect on the hardness and corrosion resistance. Those effects may are dependents of the relative ratios of carbon and ni...
Autor principal: | Possoli, Felipe Augusto de Aguiar |
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Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
Idioma: | Português |
Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
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Assuntos: | |
Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10566 |
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riut-1-105662020-11-12T18:57:03Z Efeito do carbono e do nitrogênio na microestrutura e dureza do aço AISI 420 The effect of carbon and nitrogen on the microstructure and hardness of AISI 420 steel Possoli, Felipe Augusto de Aguiar Borges, Paulo César Bernardelli, Euclides Alexandre Borges, Paulo César Bernardelli, Euclides Alexandre Neves, Julio Cesar Klein das Reis, Ricardo Fernando dos Aço Martensita Aço-carbono Nitrogênio Austenita Resistência de materiais Engenharia mecânica Steel Martensite Carbon steel Nitrogen Austenite Strength of materials Mechanical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS The partial replacement of carbon by nitrogen on stainless steels has been the subject of a lot of scientific works, the majority of these works shows that there is a synergistic effect on the hardness and corrosion resistance. Those effects may are dependents of the relative ratios of carbon and nitrogen content apart from the influences of other alloy elements, though. On this work the microstructure of AISI 420 steel (0,33 %C wt. and 12 %Cr wt.) has been studied after decarburizing cycles on muffle furnace, nitrogen enrichment by SHTPH treatment, and also after quenching and tempering (at 200°C) treatment. Optical microscope, Vickers microhardness test, XRD and MEV were employed to investigate the microstructural transformations. The results showed the obtaining of martensitic and martensiticferritic substrates and carbon and nitrogen rich martensitic layer. After SHTPN treatment the highest hardness were between 637 and 750HV0,025 and the subsequent quenching and tempering treatment lead to a decrease in hardness, 582 and 693HV0,025. The addition of nitrogen in solid solution at high temperatures as 1100 and 1050°C didn’t showed no influence on the complete dissolution primary carbides (formed on annealing treatment). The simultaneously enrichment of nitrogen and the austenitic recrystallization due to the allotropic transformation (α’ > ɣ) has leaded to coarse grains at nitrided layer, more than the substrate grains, that was more pronounce to lowest carbon content sample. XRD results showed the presence of retained austenite for the highest carbon content sample. Despite of the results, it’s possible to conclude that there’s not a hardness improvement after tempering at 200°C for AISI 420 with carbon levels lower than 0,33 % Cp. and nitrogen contents higher as possible by SHTPN treatment. A influência da substituição do carbono e do nitrogênio em aços inoxidáveis tem sido objeto de estudo de diversos trabalhos científicos e muitos demonstram haver um efeito sinérgico entre estes intersticiais na dureza e na resistência a corrosão. Contudo, estes efeitos sinérgicos mostram-se dependentes do teor relativo entre carbono e nitrogênio, além da influência de outros elementos químicos. Neste trabalho o aço AISI 420 (0,33 %C p. e 12,0%Cr p.) foi caracterizado microestruturalmente após ciclos de descarbonetação em forno mufla, enriquecimento em nitrogênio pelo tratamento SHTPN e após têmpera e revenido (200°C). Microscopia ótica, ensaios de microdureza, DRX e MEV como técnica complementar foram utilizados para avaliar as modificações microestruturais. Os resultados revelam a formação de substratos martensíticos e martensítico-ferrítico e superfícies martensíticas de carbono e nitrogênio. Após o tratamento de SHTPN as durezas máximas variaram entre 637 e 750HV0,025, e após tempera e revenido as durezas reduziram para 582 e 693 HV0,025. A presença de nitrogênio em solução sólida durante os tratamentos em temperaturas de 1100°C e 1050°C não apresentaram efeito sobre a solubilização completa de carbonetos primários (formados durante o recozimento). O enriquecimento em nitrogênio concomitante à rescritalização da austenita devido à transformação alotrópica (α’ > ɣ), para baixos teores de carbono, resultou em grãos muito maiores daqueles presentes no substrato. As análises de DRX indicaram a presença de austenita retida para a maior concentração de carbono. Dos resultados obtidos pode-se concluir que não há aumento da dureza após o revenido à 200°C para o aço AISI 420 para teores de carbono menores que 0,33 %C p. e para os teores de nitrogênio obtidos pelo processo de SHTPN. 2020-11-12T18:57:02Z 2020-11-12T18:57:02Z 2017-12-06 bachelorThesis POSSOLI, Felipe Augusto de Aguiar. Efeito do carbono e do nitrogênio na microestrutura e dureza do aço AISI 420. 2017. 91 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10566 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Graduação em Engenharia Mecânica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Aço Martensita Aço-carbono Nitrogênio Austenita Resistência de materiais Engenharia mecânica Steel Martensite Carbon steel Nitrogen Austenite Strength of materials Mechanical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS |
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The partial replacement of carbon by nitrogen on stainless steels has been the subject of a lot of scientific works, the majority of these works shows that there is a synergistic effect on the hardness and corrosion resistance. Those effects may are dependents of the relative ratios of carbon and nitrogen content apart from the influences of other alloy elements, though. On this work the microstructure of AISI 420 steel (0,33 %C wt. and 12 %Cr wt.) has been studied after decarburizing cycles on muffle furnace, nitrogen enrichment by SHTPH treatment, and also after quenching and tempering (at 200°C) treatment. Optical microscope, Vickers microhardness test, XRD and MEV were employed to investigate the microstructural transformations. The results showed the obtaining of martensitic and martensiticferritic substrates and carbon and nitrogen rich martensitic layer. After SHTPN treatment the highest hardness were between 637 and 750HV0,025 and the subsequent quenching and tempering treatment lead to a decrease in hardness, 582 and 693HV0,025. The addition of nitrogen in solid solution at high temperatures as 1100 and 1050°C didn’t showed no influence on the complete dissolution primary carbides (formed on annealing treatment). The simultaneously enrichment of nitrogen and the austenitic recrystallization due to the allotropic transformation (α’ > ɣ) has leaded to coarse grains at nitrided layer, more than the substrate grains, that was more pronounce to lowest carbon content sample. XRD results showed the presence of retained austenite for the highest carbon content sample. Despite of the results, it’s possible to conclude that there’s not a hardness improvement after tempering at 200°C for AISI 420 with carbon levels lower than 0,33 % Cp. and nitrogen contents higher as possible by SHTPN treatment. |
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