Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:36:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:48:39Z : No. of bitstreams: 1 161638.pdf: 10928690 bytes, checksum: 39bd1d4c3b072f56edb674b09ffe786e (MD5) / Estudo comparativo dos processos de nitretação convencional, por plasma e por fluxo de gás do Sm2Fe17. As propriedades magnéticas e as mudanças microestruturais da liga foram investigadas através das seguintes técnicas: magnetômetro de amostra vibrante, raios-x, microscopia ótica, e eletrônica de varredura. As variáveis de monitoramento medidas para fins comparativos foram: propriedades magnéticas, variação de massa da amostra, temperatura de Curie, ângulo de difração dos picos principais do Sm2Fe17Nx e observação de domínios magnéticos. As variáveis de controle do processo foram: temperatura da amostra, tempo de moagem, massa da amostra, além do tempo, pressão e fluxo de gás utilizado durante o processamento. Em condições otimizadas os processos de nitretação por plasma e por fluxo permitem um ganho de eficiência de aproximadamente 10/1 em termos de tempo de processamento, em relação a nitretação convencional.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T12:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:41:10Z : No. of bitstreams: 1 176377.pdf: 18668377 bytes, checksum: a42d9bbde189be9a60cb506c79c7bda2 (MD5) / A sinterização por plasma é processada em descarga elétrica em regime anormal, à baixa pressão (3 - 12 Torr) e mistura gasosa composta por um gás reativo (hidrogênio) e um gás inerte (argônio), ambos de alta pureza, os quais garantem atmosferas de tratamento de alta qualidade. Neste trabalho foi estudada: a) a sinterização por plasma em amostras compactadas de ferro na configuração ânodo; b) enriquecimento superficial com elementos de liga provenientes do cátodo durante a sinterização e c) o processo de sinterização seguido do tratamento superficial de nitretação por plasma num ciclo térmico único. São apresentados, inicialmente, resultados da caracterização da descarga elétrica, em particular, a evolução da temperatura e densidade de corrente em função da pressão, da mistura gasosa e da tensão aplicada ao cátodo. A caracterização das amostras e caracterização do perfil dos elementos de liga Cr e Ni, obtidos durante o enriquecimento superficial, foram obtidos por microscopia eletrônica de varredura e microssonda de energia dispersiva. Os mecanismos de sinterização superficiais são discutidos com base nos resultados da caracterização microestrutural das amostras sinterizadas em forno, por plasma na configuração cátodo e ânodo. É mostrado que através do efeito de pulverização catódica, o elemento cromo é depositado na superfície da amostra e por difusão durante a sinterização, forma uma camada enriquecida de aproximadamente 20 mm. Finalmente são mostrados resultados de sinterização seguido do tratamento superficial de nitretação por plasma num ciclo térmico único. Na sinterização e nitretação na configuração cátodo, foi observada uma camada composta densa e de maior espessura que a amostra sinterizada em forno. Na sinterização e nitretação na configuração ânodo, com a introdução do elemento cromo, foi observado um aumento tanto na microdureza como na espessura da camada.

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Perito Cardoso / Co-orientador: Prof. Dr. Silvio Francisco Brunatto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 13/04/2015 / Inclui referências : f. 86-90 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A crescente aplicação dos tratamentos termoquímicos assistidos por plasma no âmbito industrial motivou o desenvolvimento deste trabalho. Agregando bons resultados no tratamento de superfícies e sendo uma técnica pouco agressiva ambientalmente, a nitretação por plasma possui aplicações na substituição dos banhos de sais, conhecidos por gerar resíduos e gases nocivos ao ambiente. A nitretação por plasma em baixas temperaturas, abaixo de 400 °C, pode gerar benefícios ao melhorar o comportamento tribológico dos aços inoxidáveis, pelo aumento da dureza da camada tratada, mantendo sua resistência a corrosão. Isto se deve à difusão do nitrogênio e formação de uma camada nitretada com espessura dependente do tempo, temperatura, pressão, composição e fluxo da mistura gasosa. Neste contexto, o presente trabalho trata da influência da composição química dos aços inoxidáveis martensíticos AISI 410, AISI 410NiMo, AISI 416 e AISI 420, na cinética de tratamento. Para tanto foram realizados tratamentos primeiramente fixando o tempo em 4 h e variando a temperatura de 300 à 500 °C (de 50 em 50 °C), seguido de tratamentos a temperatura fixa de 350 °C e variando o tempo de 4 à 16 h (de 4 em 4 h). Dentre os aços estudados, a composição química apresentou influência significativa na cinética de crescimento da camada, pois os elementos de liga substitucionais aqui estudados, Ni e Mo, facilitam a difusão do nitrogênio devido a distorção causada na rede cristalina, e a composição influencia na cinética de precipitação de nitretos de cromo CrN, assim como no grau de supersaturação da matensita expandida, ainda há diferenças relacionada com a presença dos caminhos de alta difusividade. A cinética da sensitização é dependente da composição do aço sendo o AISI 410NiMo o aço com baixa cinética de precipitação de nitretos de cromo e maior espessura de camada para as mesmas condições de tratamento (temperatura fixa em 350 °C), entretanto menor dureza na camada nitretada em relação aos aços AISI 410, AISI 416 e AISI 420. Palavras-chave: nitretação em baixa temperatura, aço inoxidável martensítico, crescimento da camada nitretada, dependência com a composição. / Abstract: The increasing application of plasma assisted thermo-chemical treatments in industry has motivated the development of this work. The main reasons for its application are the quality and performance of the treated surfaces and the fact that this process is environmental friendly. For example, plasma nitriding has applications in replacement of salt baths, known to generate solid waste and toxic gases. The plasma nitriding process at low temperatures, typically below 400 °C, can improves the tribological behavior of stainless steels, increasing surface hardness, and maintaining the steel corrosion resistance. This is due to the diffusion of nitrogen and to the formation of a nitrided layer with a thickness dependent on time, temperature, pressure, and composition of the gas mixture. In this context, the present work has studied the influence of the chemical composition of martensitic stainless steel AISI 410, AISI 410NiMo, AISI 416 and AISI 420, in the kinetic of the nitriding treatment. For this purpose treatments were carried out for fixed time of 4 h for temperatures ranging from 300 to 500 °C (in steps of 50 °C). Additionally, treatments were carried ou t at fixed temperature of 350 °C and for treatment time ranging from 4 to 16 h (in steps of 4 h). Among the treated steels, the chemical composition presented a significant influence on the layer growth kinetics. For the case of substitutional alloying elements studied here, Ni and Mo, seems to facilitate the diffusion of nitrogen due to distortion in the crystal lattice, and also influences the kinetics chromium nitride CrN precipitation and very probably the degree of supersaturation of the expanded matensite. So, the kinetics of sensitization is dependent upon the composition of the steel, being the AISI 410NiMo steel that presenting the lowest kinetics of chromium nitrides precipitation and the thicker layer, among the studied steels, for the same treatment conditions (temperature fixed at 350 °C), however i t presents the lowest nitrided surface hardness when compared to steel AISI 410, AISI 416 and AISI 420, what was attributed to different hardening mechanism. Keywords: low-temperature plasma nitriding, martensitic stainless steel, nitrided layer growth, composition dependence.

Orientador : Prof. Dr. Silvio Francisco Brunatto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 20/08/2015 / Inclui referências : fls. 117-122 / Área de concentração: Manufatura / Resumo: Neste trabalho foi realizado um estudo do processo de nitretacao por plasma do niobio com o objetivo de avaliar a influencia do tempo de tratamento (serie VTO), a temperatura (serie VTA) e a composicao da mistura gasosa (serie VMG) na formacao da camada nitretada do niobio, bem como na resistencia ao ensaio de cavitacao. Nos estudos de tempo e temperatura foi utilizada a composicao de mistura gasosa de 90%N2 + 10%H2. Para a serie VTO, os estudos foram realizados para os tempos de 1, 2, 3 e 4 h. Na serie VTA, as seguintes temperaturas foram utilizadas: 980, 1080 e 1180 °C. Para a serie VMG, efetuou-se o estudo de composicao da mistura gasosa e os tratamentos foram realizados com as seguintes misturas: 70%N2 + 10%H2 + 20% Ar; 50%N2 + 30%H2 + 20%Ar e 30%N2 + 50%H2 + 20%Ar. A caracterizacao das amostras foi realizada usando as tecnicas de microscopia eletronica de varredura, interferometria 3D, difratometria de raios-X, microdureza e nanoindentacao. Os ensaios de cavitacao foram conduzidos nas condicoes com e sem tratamento, conforme a norma ASTM G32-09. Foram investigados os mecanismos de desgaste que ocorrem no ensaio de cavitacao do niobio nitretado. De modo geral, as amostras nitretadas por plasma apresentaram melhor resistencia a erosao por cavitacao do que as amostras nao nitretadas. / Abstract: In this paper it is presented a study of plasma nitriding process of niobium samples, which aims to evaluate the influence of treatment time (VTO series), temperature (VTA series) and the composition of the gas mixture (VMG series), on the formation of niobium nitrided layer and the behavior of the obtained layers to the cavitation erosion test. In the VTO and VTA series it was used the gas mixture of 90%N2+10%H2. For VTO series studies, were conducted for times of 1, 2, 3 and 4 h. In VTA series, the studied temperatures were 980, 1080 and 1180 °C. For VMG series, it was performed using 70%N2+10%H2+20%Ar, 50%N2+30%H2+20%Ar and 30%N2+50%H2+20%Ar, gas mixtures. The characterization of samples was performed using the techniques of scanning electron microscopy, 3D interferometry, XRD, hardness and nanoindentation. The cavitation tests were conducted under the conditions with and without treatment, according to the ASTM G32-09. The wear mechanism occurring in the nitrided layer subjected to the cavitation test was investigated. In general, the plasma nitreded niobium samples showed better resistance to cavitation erosion than non-treated samples.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-16T09:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:33:38Z : No. of bitstreams: 1 104712.pdf: 9837598 bytes, checksum: ffb773944eadb4a9a6ccb54515283ac5 (MD5) / Análise da resistência à corrosão de produtos fabricados via metalurgia do pó empregando a sinterização e a nitretação por plasma. As ligas sinterizadas sinterizadas/nitretadas foram submetidas a ensaios de corrosão eletroquímica em solução KNO3 1.25M e NaCl 3% com o objetivo de avaliar o comportamento das mesmas frente à corrosão. Os ensaios eletroquímicos empregados foram: ECORR vs.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:15:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 106523.pdf: 22823662 bytes, checksum: e91a02170ece59a2cebae03f3e21c7ec (MD5) Previous issue date: 1996 / A utilização de peças sinterizadas tem crescido muito nas últimas décadas em função de algumas vantagens como economia de matéria-prima e custos baixos de produção. Mas devido a porosidade residual decorrente do processo de produção, os materiais sinterizados apresentam baixa resistência ao desgaste químico. Neste trabalho avaliou-se a utilização de tratamentos superficiais como nitretação por plasma e deposição de titânio via ?magnetron sputtering?. Concluiu-se que ambos os tratamentos são viáveis, e que a temperatura de nitretação e o tempo de deposição do titânio são fatores importantes para o aumento da resistência à corrosão dos materiais sinterizados.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T23:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:46:58Z : No. of bitstreams: 1 141759.pdf: 20021427 bytes, checksum: 9ba4851551575470b326e981778a5505 (MD5)

Este trabalho apresenta uma interpretação química quantitativa do atrito nas camadas mais externas do aço AISI 1045 nitretado e pós-oxidado com diferentes tempos de oxidação (0, 1, 5, 10, 20 e 30 min). A caracterização da morfologia, microestrutura, espessura e composição química qualitativa das camadas nitretadas e pós-oxidadas foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES). A estrutura cristalina presente nas camadas mais superficiais das amostras foi identificada por difração de raios X (DRX), empregando ângulo rasante. Na camada nitretada, as amostras apresentam as fases de nitretos g’-Fe4N e e-Fe2-3N, enquanto que na camada oxidada há uma combinação das fases µ-Fe2O3 e Fe3O4 ou somente a fase Fe3O4 (amostra pós-oxidada por 1 min). A nanodureza foi obtida através de indentações de baixa penetração (até 200 nm). O módulo de elasticidade reduzido, a rugosidade superficial e o coeficiente de atrito (CoF) foram obtidos por ensaios de deslizamento unidirecional, utilizando o equipamento nanoindentador Nanotest-600 da MicroMaterials. O regime de deformação provocado por esses ensaios foi identificado através do cálculo do índice de plasticidade (Y). As amostras apenas nitretada e a pósoxidada durante 1 min apresentaram resultados constantes, dentro do erro experimental e da faixa de profundidade analisada (entre 100 e 200 nm), das propriedades tais como dureza, módulo elástico reduzido, rugosidade e índice de plasticidade, porém com coeficientes de atrito (CoF) diferentes. Desta forma, a evolução do CoF em função da química da superfície pode ser avaliada sem a influência de mudanças nas propriedades mecânicas mais importantes, que determinam o CoF. Esses resultados experimentais podem ser explicados usando um modelo baseado na origem fonônica do atrito, que depende da frequência vibracional característica das camadas mais externas do material. O modelo apresenta boa concordância com os resultados experimentais, com uma diferença de 3% entre teoria e prática. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-23T11:22:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Márcia Freislebem.pdf: 7918824 bytes, checksum: d6e46c5d7b5a22f4ff1607cb915fa302 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T11:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Márcia Freislebem.pdf: 7918824 bytes, checksum: d6e46c5d7b5a22f4ff1607cb915fa302 (MD5) / This work presents a quantitative chemical interpretation of friction for the most external layers of AISI 1045 steel previously nitrided and post-oxidized during 0, 1, 5, 10, 20 and 30 min. The characterization of morphology, microstructure, thickness and qualitative chemical composition of nitrided and post-oxidized layers was performed by scanning electronic microscopy (SEM) and glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) analysis. The superficial crystalline structure was identified by grazing incident X-ray diffraction. The nitrided layer presented g’-Fe4N and e-Fe2-3N phases, while the postoxidized layer presented µ-Fe2O3 and Fe3O4 phases or just Fe3O4 phase (1 min postoxidized sample). The nanohardness was determined by low depth indentations (until 200 nm). The reduced elastic modulus, the surface roughness and the coefficient of friction (CoF) were determined by unidirectional sliding tests, using a MicroMaterials Nanotest- 600 nanoindenter. The deformation regime was identified through the plasticity index (Y). Nitrided only and 1 min post-oxidized samples showed constant results, considering the experimental error and the analyzed depth range (from 100 to 200 nm), for hardness, reduced elastic modulus, surface roughness and plasticity index, but different CoF. Therefore, the evolution of CoF as a function of the surface chemistry can be assessed without any influence from the change of the most important mechanical properties that determine the CoF. These experimental results can be explained using a phononic model relying on the characteristic vibrational frequency of the most external layers of the material. The model shows a reasonable agreement with the experimental results, with a difference of 3% between theoretical and practical results.

O controle e a redução de atrito podem auxiliar na elaboração de estratégias de eficiência energética e na redução da emissão de dióxido de carbono (CO2). Apesar de existirem leis fenomenológicas bem estabelecidas para o atrito, não há uma definição da relação das propriedades macroscópicas/microscópicas com as propriedades fundamentais e nanoscópicas. O entendimento dessas correlações e dos mecanismos de dissipação de energia envolvidos no fenômeno de atrito podem ajudar no maior controle do coeficiente de atrito. Neste trabalho, o coeficiente de atrito de sistemas de óxidos na camada mais externa de ferro puro (99,99%) previamente nitretado são investigados visando encontrar relações entre as leis fenomenológicas, propriedades mecânicas e modelos teóricos envolvendo a dissipação energética via fônons. Para isso as amostras foram caracterizadas utilizando espectroscopia de emissão óptica de descarga luminescente (GD-OES), difração de raios X (DRX), tomografia de ponta atômica (APT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura por transmissão (STEM), nanoindentação e deslizamento unidirecional. Na caracterização experimental foi observada uma redução gradativa do coeficiente de atrito, a qual foi acompanhada por um aumento do teor de óxido na superfície. Apesar disso, essa tendência não foi observada na evolução das propriedades mecânicas. Logo, os cálculos teóricos baseados em mecanismos de dissipação fonônica aplicados para calcular o coeficiente de atrito representaram bem os valores experimentais. De forma geral, a mudança do coeficiente de atrito pode ser explicada mediante contribuições fonônicas, porém as forças de atrito do presente sistema não são totalmente determinadas por mecanismos fonônicos (sic). / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-11-20T19:05:37Z No. of bitstreams: 1 Tese Caren Machado Menezes.pdf: 4117143 bytes, checksum: bdf9c6981c075262a20f692e4bcab86e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-20T19:05:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Caren Machado Menezes.pdf: 4117143 bytes, checksum: bdf9c6981c075262a20f692e4bcab86e (MD5) Previous issue date: 2017 / Control and reduction of friction can help in the elaboration of strategies of energy efficiency and in the reduction of carbon dioxide (CO2) emission. Although there are well established phenomenological laws for friction, there is no definition of the relationship of macroscopic / microscopic properties to fundamental and nanoscopic properties. The understanding of these correlations as well the mechanisms of energy dissipation involved in the friction phenomenon can help in a greater control of the coefficient of friction. In this work, the coefficient of friction of oxide systems in the outermost layer of pure iron (99.99%) previously nitrided is investigated aiming to find relationships between the phenomenological laws, mechanical properties and theoretical models involving energy dissipation via phonons. For this purpose, samples were characterized using glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), X-ray diffraction (XRD), atomic probe tomography (APT), scanning electron microscopy (SEM), transmission scanning electron microscopy (STEM), nanoindentation and unidirectional sliding. In the experimental characterization, a gradual reduction of the coefficient of friction was observed, which was accompanied by an increase of the surface oxide content. Despite this, the same trend was not observed in the evolution of the mechanical properties. Therefore, the theoretical calculations based on the mechanisms of phononic dissipation applied to calculate the coefficient of friction well represent the experimental values. In general, the change in the coefficient of friction can be explained by phononic contributions, but the frictional forces of the present system are not totally determined by phononic mechanisms (sic).

Este trabalho apresenta uma interpretação química quantitativa do atrito nas camadas mais externas do aço AISI 1045 nitretado e pós-oxidado com diferentes tempos de oxidação (0, 1, 5, 10, 20 e 30 min). A caracterização da morfologia, microestrutura, espessura e composição química qualitativa das camadas nitretadas e pós-oxidadas foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES). A estrutura cristalina presente nas camadas mais superficiais das amostras foi identificada por difração de raios X (DRX), empregando ângulo rasante. Na camada nitretada, as amostras apresentam as fases de nitretos g’-Fe4N e e-Fe2-3N, enquanto que na camada oxidada há uma combinação das fases µ-Fe2O3 e Fe3O4 ou somente a fase Fe3O4 (amostra pós-oxidada por 1 min). A nanodureza foi obtida através de indentações de baixa penetração (até 200 nm). O módulo de elasticidade reduzido, a rugosidade superficial e o coeficiente de atrito (CoF) foram obtidos por ensaios de deslizamento unidirecional, utilizando o equipamento nanoindentador Nanotest-600 da MicroMaterials. O regime de deformação provocado por esses ensaios foi identificado através do cálculo do índice de plasticidade (Y). As amostras apenas nitretada e a pósoxidada durante 1 min apresentaram resultados constantes, dentro do erro experimental e da faixa de profundidade analisada (entre 100 e 200 nm), das propriedades tais como dureza, módulo elástico reduzido, rugosidade e índice de plasticidade, porém com coeficientes de atrito (CoF) diferentes. Desta forma, a evolução do CoF em função da química da superfície pode ser avaliada sem a influência de mudanças nas propriedades mecânicas mais importantes, que determinam o CoF. Esses resultados experimentais podem ser explicados usando um modelo baseado na origem fonônica do atrito, que depende da frequência vibracional característica das camadas mais externas do material. O modelo apresenta boa concordância com os resultados experimentais, com uma diferença de 3% entre teoria e prática. / This work presents a quantitative chemical interpretation of friction for the most external layers of AISI 1045 steel previously nitrided and post-oxidized during 0, 1, 5, 10, 20 and 30 min. The characterization of morphology, microstructure, thickness and qualitative chemical composition of nitrided and post-oxidized layers was performed by scanning electronic microscopy (SEM) and glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) analysis. The superficial crystalline structure was identified by grazing incident X-ray diffraction. The nitrided layer presented g’-Fe4N and e-Fe2-3N phases, while the postoxidized layer presented µ-Fe2O3 and Fe3O4 phases or just Fe3O4 phase (1 min postoxidized sample). The nanohardness was determined by low depth indentations (until 200 nm). The reduced elastic modulus, the surface roughness and the coefficient of friction (CoF) were determined by unidirectional sliding tests, using a MicroMaterials Nanotest- 600 nanoindenter. The deformation regime was identified through the plasticity index (Y). Nitrided only and 1 min post-oxidized samples showed constant results, considering the experimental error and the analyzed depth range (from 100 to 200 nm), for hardness, reduced elastic modulus, surface roughness and plasticity index, but different CoF. Therefore, the evolution of CoF as a function of the surface chemistry can be assessed without any influence from the change of the most important mechanical properties that determine the CoF. These experimental results can be explained using a phononic model relying on the characteristic vibrational frequency of the most external layers of the material. The model shows a reasonable agreement with the experimental results, with a difference of 3% between theoretical and practical results.