Neste trabalho foram produzidas camadas de boretos de elevadas durezas e resistências ao desgaste nos aços AISI H13 e AISI D2, por meio de tratamento termo-reativo em banho de bórax com adição de 10% de alumínio. Posteriormente foram realizados tratamentos pela técnica PVD sobre as camadas de boretos. As amostras foram caracterizadas por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de dureza e ensaios de micro desgaste abrasivo com esfera livre. Para ambos os materiais, os tempos de tratamento de boretação foram de 4 horas, seguido de resfriamento em óleo ou ao ar. As camadas produzidas por boretação no caso do aço AISI H13 apresentaram espessura média de 70 μm e para o aço AISI D2 espessura média de 100 μm. As durezas das camadas de boretos produzidas variaram de 1500 a 1700 HV. Os ensaios de micro desgaste abrasivos com esfera livre foram realizados com uso de solução abrasiva de carboneto de silício. Todas as camadas produzidas apresentaram resistências ao desgaste muito superiores as dos substratos. As amostras com tratamentos duplex boretação-PVD apresentaram os melhores desempenhos ao desgaste, seguidas pelo aço AISI D2 e AISI H13 boretados e por último os aços AISI D2 e AISI H13 temperados e revenidos. / Borides layers with high hardness and wear resistances were produced on AISI H13 and AISI D2 steels by thermo-reactive treatment in borax added with 10% of aluminum. Subsequently, treatments by the PVD technique were performed on the layers of borides. The samples were characterized using Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy, hardness testing and free-ball micro abrasive wear test. For both materials, the boriding treatment times were 4 hours long, followed by cooling in oil or air. In the case of AISI H13, the layers produced by boriding showed an average thickness of 70 μm while AISI D2 steel presented an average thickness of 100 μm. The hardness of the produced boride layers ranged from 1500 to 1700 HV. The micro abrasive wear tests were performed using abrasive solution of silicon carbide. All produced layers showed wear resistance much higher than the substrates. Samples with treatments duplex PVD-boriding presented the best wear performances, followed by AISI D2 and AISI H13 borated steels and finally, AISI D2 and AISI H13 steels quenched and tempered.

Neste trabalho foram produzidas camadas de boretos de elevadas durezas e resistências ao desgaste nos aços AISI H13 e AISI D2, por meio de tratamento termo-reativo em banho de bórax com adição de 10% de alumínio. Posteriormente foram realizados tratamentos pela técnica PVD sobre as camadas de boretos. As amostras foram caracterizadas por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de dureza e ensaios de micro desgaste abrasivo com esfera livre. Para ambos os materiais, os tempos de tratamento de boretação foram de 4 horas, seguido de resfriamento em óleo ou ao ar. As camadas produzidas por boretação no caso do aço AISI H13 apresentaram espessura média de 70 μm e para o aço AISI D2 espessura média de 100 μm. As durezas das camadas de boretos produzidas variaram de 1500 a 1700 HV. Os ensaios de micro desgaste abrasivos com esfera livre foram realizados com uso de solução abrasiva de carboneto de silício. Todas as camadas produzidas apresentaram resistências ao desgaste muito superiores as dos substratos. As amostras com tratamentos duplex boretação-PVD apresentaram os melhores desempenhos ao desgaste, seguidas pelo aço AISI D2 e AISI H13 boretados e por último os aços AISI D2 e AISI H13 temperados e revenidos. / Borides layers with high hardness and wear resistances were produced on AISI H13 and AISI D2 steels by thermo-reactive treatment in borax added with 10% of aluminum. Subsequently, treatments by the PVD technique were performed on the layers of borides. The samples were characterized using Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy, hardness testing and free-ball micro abrasive wear test. For both materials, the boriding treatment times were 4 hours long, followed by cooling in oil or air. In the case of AISI H13, the layers produced by boriding showed an average thickness of 70 μm while AISI D2 steel presented an average thickness of 100 μm. The hardness of the produced boride layers ranged from 1500 to 1700 HV. The micro abrasive wear tests were performed using abrasive solution of silicon carbide. All produced layers showed wear resistance much higher than the substrates. Samples with treatments duplex PVD-boriding presented the best wear performances, followed by AISI D2 and AISI H13 borated steels and finally, AISI D2 and AISI H13 steels quenched and tempered.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4512.pdf: 12085865 bytes, checksum: 9c98b7edb2a0238a143b2c8e9469a515 (MD5) Previous issue date: 2012-03-06 / Ion nitriding is a process of thermo-physical-chemical treatment that provides a surface hardening, originated by interstitial diffusion of nitrogen on the ferrous and nonferrous alloys surfaces. Understanding and controlling the formation of the nitrided layer have considerable industrial interest due to the improvements regarding wear, corrosion and fatigue resistances on the metals and their alloys. In this work, it was performed the surface modification in sintered iron samples by ion nitriding process, with a gaseous mixture of 80% vol H2 and 20% vol N2, during times of 3 and 5 hours, using ion nitriding temperature of 500°C, 540°C and 580°C. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses, and wear and micro-hardness tests, comparing the results with sintered and steam treatment samples. The results showed that both nitride thickness and wear resistance increased with higher nitriding time and temperature, where the temperature was the variable that most influenced the aforementioned characteristics. The XRD analysis indicated that the nitrided layer near to the surface, for all samples, consisted in a mixture of y-Fe4N and e-Fe3N phases. / A nitretação iônica é um processo de tratamento termo-físico-químico que consiste em um endurecimento superficial, provocado pela difusão intersticial de nitrogênio atômico na superfície de ligas ferrosas e não ferrosas. O entendimento e o controle da formação da camada nitretada apresentam considerável interesse industrial devido às melhorias alcançadas nas resistências ao desgaste, corrosão e à fadiga dos metais e suas ligas. Neste trabalho, promoveu-se a modificação superficial de amostras de ferro sinterizado por meio do processo de nitretação a plasma, com uma mistura gasosa de 80% vol H2 e 20% vol N2, nos tempos de 3 e 5 horas, e temperaturas de nitretação de 500°C, 540°C e 580°C. As amostras foram caracterizadas por meios de análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX), e quantificadas quanto aos níveis de desgaste e microdureza, em comparação com amostras sinterizada e ferroxidada. Os resultados mostraram que tanto as espessuras das camadas de nitretos como as resistências ao desgaste das amostras aumentaram com o tempo e temperatura de nitretação, sendo a temperatura a variável que mais influenciou nas características mencionadas. A análise de DRX indicou que a camada nitretada próxima a superfície, para todas as amostras, consiste de uma mistura de fases de  -Fe4N e -Fe3N.