A influência da temperatura de nitretação nas propriedades do aço inoxidável austenítico

Aço inoxidável possui as características de superfície bonita, boa resistência à corrosão, boa tenacidade, fácil processamento plástico e boa performance de soldagem. É amplamente utilizado em indústrias como petróleo, engenharia química, alimentos, cuidados médicos e máquinas têxteis. No entanto, devido à sua baixa dureza e má resistência ao desgaste, sua aplicação é limitada em muitas situações. Especialmente em condições onde vários fatores, como corrosão, desgaste e cargas pesadas, coexistem, a vida útil de peças de aço inoxidável é significativamente reduzida. Aumentar a resistência superficial do aço inoxidável por meio de nitretação iônica e melhorar sua resistência ao desgaste para prolongar sua vida útil é um método eficaz. 

Aço inoxidável austenítico não pode ser fortalecido por meio de transformação de fase. Além disso, a nitretação iônica convencional, devido à alta temperatura de nitretação (acima de 500℃), causa a formação de nitretos de Cr na camada nitretada, resultando em deficiência de cromo no material base. Ao mesmo tempo, a dureza superficial aumenta significativamente enquanto a resistência à corrosão superficial deteriora gravemente, perdendo as características do aço inoxidável. Usando um equipamento de nitretação iônica de pulso de corrente contínua, o tratamento de nitretação iônica a baixa temperatura é realizado em aço inoxidável austenítico. Enquanto a resistência à corrosão permanece basicamente inalterada, a dureza superficial é aumentada, melhorando assim sua resistência ao desgaste. Isso é comparado com as amostras de tratamento de nitretação iônica sob a temperatura de nitretação convencional. 

O experimento foi conduzido em um forno de nitretação iônica pulsada de corrente contínua de 30kW. Os parâmetros da fonte de alimentação de corrente contínua pulsada foram os seguintes: tensão ajustável de 0 a 1000V, ciclo de trabalho ajustável de 15% a 85% e frequência de 1kHz. O sistema de medição de temperatura foi medido por um termômetro infravermelho IT-8. O material da amostra era aço inoxidável austenítico 18Cr-12Ni-2.5Mo, com sua composição química (fração em massa, %) sendo: 0.06C, 19.23Cr, 11.26Ni, 2.67Mo, 1.86Mn e o restante sendo Fe; o tamanho da amostra era Φ24mm × 10mm. Antes do experimento, a amostra foi lixada com lixa d'água para remover manchas de óleo, limpa com álcool, seca e colocada no centro do disco do cátodo, com evacuação para abaixo de 50Pa. 

A nitretação iônica do aço inoxidável austenítico foi realizada tanto a baixa temperatura quanto à temperatura convencional de nitretação. A microdureza da camada nitretada em ambos os casos atingiu acima de 1150HV0.05. A camada nitretada obtida pela nitretação iônica a baixa temperatura era mais fina e tinha um gradiente de dureza maior. Após a nitretação iônica a baixa temperatura, a resistência ao desgaste do aço inoxidável austenítico aumentou de 4 a 5 vezes, enquanto a resistência à corrosão permaneceu basicamente inalterada. À temperatura convencional de nitretação, embora a resistência ao desgaste também tenha aumentado de 4 a 5 vezes por meio da nitretação iônica, devido à precipitação de nitretos de cromo na superfície do aço inoxidável austenítico, sua resistência à corrosão diminuiu significativamente.