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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/703 |
| Date | 07 March 2014 |
| Creators | Freislebem, Márcia |
| Contributors | Alvarez, Fernando, Farias, Maria Cristina More, Perottoni, Cláudio Antônio, Viecelli, Alexandre, Figueroa, Carlos Alejandro |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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