UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA EMC GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS KAIO GONÇALVES PEREIRA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA EMC GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS KAIO GONÇALVES PEREIRA RELATÓRIO ESTÁGIO CURRICULAR I Florianópolis 2010

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA EMC GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS Nitrion do Brasil Ltda. RELATÓRIO ESTÁGIO CURRICULAR I Período: 6 de setembro a 17 de dezembro de 2010 Aluno: Kaio Gonçalves Pereira Matrícula: Orientador: Reginaldo Osnir Ronchi Concordamos com o conteúdo do relatório Florianópolis, 17 de dezembro de 2010.

3 Nitrion do Brasil Ltda. Rod. BR-280 KM 47 Bairro Quati CEP: Guaramirim SC Fone: (47) / Fax: (47) nitrion@nitrion.com.br

4 Não como um passo rumo ao topo da pirâmide, mas a confirmação que nossa jornada é emocionante e de que vale a pena. Eliyahu M. Goldratt

5 AGRADECIMENTOS Agradeço a empresa Nitrion do Brasil e aos seus sócios Sr. Wolfgang Singewald, Sr. Maurici Zanghelini, Sr. Reinhard Lutz, Sr. Cecil Motschmann, Sr. Joseph Lutz, Sr. Johan Merl, Sr. Michael Motschmann, pela oportunidade de estágio e por manterem a parceria com o curso de Engenharia de Materiais da UFSC. Agradeço ao Engenheiro Reginaldo Ronchi pela orientação, amizade, paciência e por compartilhar sua experiência e conhecimento. Agradeço a Universidade Federal de Santa Catarina, ao curso de Graduação em Engenharia de Materiais e a Coordenação de Estágios por oferecer a oportunidade de uma formação diferenciada e de qualidade. Agradeço ao Sr. Edson Bruch, pela compreensão, conhecimentos compartilhados e amizade. Agradeço a todos meus colegas de trabalho, por me receberem bem na empresa, pela amizade e ajuda nas atividades realizadas. Agradeço ao Sr. José Schwabel pela amizade e por me receber em sua casa como parte de sua família. Agradeço a minha mãe Magali pelo carinho, compreensão, por sempre me motivar e estar ao meu lado.

6 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO PROCESSO DE QUALIFICAÇÃO Material 17-4 PH Introdução Objetivos Materiais e métodos Resultados e discussões Conclusão Material Inconel Introdução Objetivos Materiais e métodos Resultados e discussões Conclusões CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A Histórico da empresa ANEXO B Cronograma das atividades realizadas durante o estágio... 23

7 1 INTRODUÇÃO O presente relatório tem como objetivo descrever as atividades relacionadas à engenharia de materiais, que foram desenvolvidas na empresa Nitrion do Brasil Ltda, durante o período de 6 de setembro a 17 de dezembro de A empresa presta serviços de nitretação, nitrocarbonetação, pós-oxidação e alívio de tensões em reator de plasma. Além destas atividades que serão descritas, houve a oportunidade de acompanhar os diversos setores da empresa, podendo, desta forma, ter uma visão ampla do funcionamento de uma empresa. O relatório abordará o desenvolvimento de processos que atendam às necessidades específicas de clientes, como produtos de alto valor agregado, de projetos de alta responsabilidade, que requerem resultados precisos, sendo necessário um estudo detalhado dos parâmetros do processo de nitretação a plasma e sua interação com os materiais que receberão este tratamento. 4

8 2 PROCESSO DE QUALIFICAÇÃO Visto a tendência de as empresas em geral buscarem soluções ecologicamente corretas para seu funcionamento, a nitretação a plasma é uma excelente alternativa as nitretações a gás e banho de sais. A nitretação a plasma não causa dano ambiental já que não gera resíduos e não produz misturas gasosas explosivas ou prejudiciais à saúde [1]. Além disso, consome menos energia e gás, e a manutenção do equipamento de nitretação possui um custo inferior em relação ao custo da nitretação convencional [2]. O processo de nitretação a plasma possui vantagens em relação a gás. Ela oferece um controle mais preciso da camada nitretada, assim como a estrutura que compõe a camada branca (ε ou γ'), com habilidade de formar uma camada monofásica, ou até mesmo impedir a sua formação. Outras vantagens são o controle da espessura da camada nitretada, temperaturas menores de tratamento e consequentemente menores distorções, e capacidade de proteger regiões que não se deseja nitretar com simples máscaras mecânicas, como porcas e parafusos. [3] Neste ano, na Nitrion do Brasil Ltda, iniciou-se um processo de qualificação para o tratamento de nitretação de peças da indústria de petróleo, que serão utilizadas para a montagem das árvores de natal, as quais serão instaladas para a extração do petróleo do pré-sal. As árvores de natal são conjuntos de válvulas e conectores usadas para controlar o fluxo dos fluidos produzidos ou injetados, instalados em cima da cabeça de poço [4]. Figura 1: Árvore de natal molhada. [5] A prestação de serviços para esse setor é uma grande conquista para empresa, visto que a indústria do petróleo é a base da economia industrial moderna, e seu padrão tecnológico e sua intensidade do capital gera o desenvolvimento de uma indústria diferenciada, geralmente associada à alta qualidade. [6] Devido à elevada responsabilidade do projeto de extração de petróleo em águas profundas, todos os seus componentes devem ser de excelente qualidade e há uma série de documentos especificando os requisitos necessários, como etapas de fabricação, tratamentos, e resultados que devem ser atingidos. Todas essas são medidas para evitar que uma falha cause um desastre como o que ocorreu em abril deste ano, em que o equivalente a 4,9 milhões de barris de petróleo foram derramados no Golfo do México [7], causando um prejuízo de cerca de US$ 40 bilhões [8]. Em aços e ligas especiais o controle dos parâmetros de processo com temperatura, tempo, composição da mistura gasosa, e sua automatização, aliam-se ao conhecimento 5

9 da composição química do material para gerar superfícies com propriedades controladas. [1,9] Enfim, este tratamento é uma excelente opção quando objetiva-se elevada dureza superficial, aumento da resistência ao desgaste, aumento da resistência à fadiga, melhora da resistência à corrosão e melhora da resistência superficial ao calor (até temperaturas correspondentes as do processo). [10] 2.1 Material 17-4 PH Introdução O material 17-4 PH é um aço inoxidável martensítico endurecido por precipitação ( preciptation hardening ). A resistência a corrosão é uma característica dos aços com teores de cromo acima de 10%, e devido a este elemento, possui a característica da passividade, propriedade do metal em permanecer inalterado no meio circunvizinho. Isto pode ser explicado pela formação de uma camada de óxido no momento que o material torna-se exposto àquele meio. [10] Os aços inoxidáveis endurecidos por precipitação podem ser considerados como tendo sido desenvolvidos a partir de aços austeníticos clássicos 18-8 (18% de cromo e 8% de níquel), sendo as principais modificações a redução do teor de níquel e a adição de outros elementos, como o cobre, titânio, nióbio, alumínio e molibdênio, para promover precipitações de compostos intermetálicos em uma matriz martensítica ou austenítica [11,12]. A composição do material em questão é apresentada a seguir. Quadro 1: Composição química do material 17-4 PH. [13] Material 17-4 PH Composição, % C Mn Si Cr Ni P S Cu Nb 15,5 a 3,5 a 3,0 a 0,15 a 0,07 1,00 1,00 0,04 0,03 17,5 5,0 5,0 0,45 O endurecimento por precipitação é obtido por meio de dois tratamentos térmicos diferentes. O primeiro corresponde a solubilização, onde o material é aquecido a uma temperatura T 1, em que todo soluto é dissolvido e apenas uma solução sólida monofásica é obtida. Em seguida, realiza-se um resfriamento rápido, ou têmpera, até uma temperatura T 0, que geralmente corresponde a temperatura ambiente. Nos aços martensíticos, a martensita formada possui baixa dureza, devido ao baixo teor de carbono. [11,14] O segundo tratamento é o de precipitação, também conhecido como envelhecimento, em que o material é reaquecido a uma temperatura intermediária a T 0 e T 1, na qual começam a precipitar finas partículas dispersas pela matriz. Os resultados gerados vão depender da temperatura e tempo em que o processo de envelhecimento é realizado. [14] 6

10 Figura 2: Esquema ilustrativo do tratamento térmico de solubilização e precipitação. [15] O aumento da resistência da liga é explicado em termos de uma maior resistência ao movimento de discordâncias devido a deformações na rede cristalina na vizinhança dessas partículas. [14] Dentro de sua categoria, o aço inoxidável endurecido por precipitação 17-4 PH se destaca em virtude de sua alta resistência mecânica, excelente resistência à corrosão e um tratamento térmico relativamente simples. No entanto, uma ampla aplicação é restrita por sua dureza não ser muito elevada e por apresentar propriedades tribológicas pobres [16], e a fim de melhorar essas propriedades recorreu-se a nitretação. Os processos convencionais de nitretação (banho de sais e a gás) são realizados em temperaturas muito elevadas, não sendo indicadas para aços inoxidáveis endurecidos por precipitação, pois excedem a temperatura de envelhecimento normalmente utilizada para estes materiais e também comprometem a resistência à corrosão. [17] Para que o processo de nitretação não interfira no tratamento de envelhecimento realizado anteriormente, recomenda-se que a nitretação seja conduzida a temperaturas de ao menos 30 C abaixo da utilizada no outro tratamento [10], mas também há a possibilidade de o material apenas solubilizado receber os tratamentos simultâneamente, produzindo resultados apreciáveis [17] Objetivos Objetiva-se alcançar os resultados requeridos, de acordo o procedimento de qualificação, e ao final, o material deve apresentar alta resistência ao desgaste, à abrasão e ao galling (desgaste em um sistema sólido-sólido causado por deformação plástica macroscópica da área de contato [18] ). 7

11 Os valores mencionados estão apresentados abaixo. Quadro 2: Objetivos do tratamento de nitretação a plasma do aço 17-4 PH. Material 17-4 PH Dureza a 0,030 mm Dureza superficial Profundidade total da superfície de camada (máxima) > 600 HV > 600 HV 0,152 mm A fim de preservar o processo desenvolvido pela Nitrion do Brasil para atender os requisitos necessários para se tornar um fornecedor do cliente da indústria do petróleo, os valores absolutos dos parâmetros não serão mencionados, apenas serão indicadas suas variações e comparações entre os mesmos Materiais e métodos O material utilizado para nitretação foi fornecido em dois formatos. Um deles corresponde a um corpo de prova padrão utilizado pelo cliente, usinado a partir de um tarugo, com dimensões finais de 25 mm de diâmetro e 12 mm de espessura, e o outro é uma peça acabada, a qual será utilizada para montar a árvore de natal, com o formato de anel com diâmetro externo de 123 mm, diâmetro interno de 92 mm e de altura 52 mm. A temperatura de envelhecimento do material não foi informada, prejudicando, em partes, o desenvolvimento de um processo adequado. Os testes foram conduzidos em cinco etapas, sendo as duas primeiras durante o período de estágio anterior. No total, três corpos de prova e três peças foram nitretados. As variáveis utilizadas no processo estão dispostas a seguir. Quadro 3: Variáveis utilizadas no processo de nitretação a plasma para a realização dos testes PH Formato do material Temperatura Fração de N 2 no plasma Tempo 1ª Etapa Corpo de prova T 1 F 4 t 2 2ª Etapa Corpo de prova T 1 F 4 t 2 3ª Etapa Peça T 2 F 1 t 2 Corpo de prova T 4ª Etapa 3 * F 3 t Peça T 2 2 * 5ª Etapa Peça T 3 F 2 t 1 * A diferença de valores será discutida na seção seguinte. Para facilitar o entendimento, os números atribuídos a cada parâmetro também indicam intensidade (ex. T 1 < T 2 < T 3 ). Executa-se o ensaio de dureza (Vickers) na superfície do material nitretado de acordo com a ASTM E384 [19], com carga de 3 kg, e o resultado deve ser a média de ao menos três impressões. A profundidade total de camada nitretada corresponde à distância, a partir da superfície, que o nitrogênio difundiu-se, gerando aumento de dureza. Este valor é considerado como sendo o ponto em que a dureza está 50 HV acima da dureza média do núcleo do material [20]. Os valores são de camada total são calculados através de interpolação. 8

12 A preparação metalográfica é realizada de acordo com a norma ABNT NBR [21], para análise do material ao microscópio óptico e realização do ensaio de perfil de dureza. Este é feito de acordo com as normas ASTM E384 [19] e SAE J423 [22], utilizando-se carga de 100 g, e os pontos medidos são: 0,030 mm; 0,050 mm; 0,070 mm; 0,100 mm; 0,130 mm; 0,150 mm; 0,200 mm; 0,300 mm; 0,400 mm; 0,500 mm e 0,600 mm distantes da superfície em direção ao núcleo Resultados e discussões Os resultados obtidos no processo de nitretação a plasma do material 17-4 PH estão apresentados abaixo. Quadro 4: Resultados do processo de nitretação a plasma do material 17-4 PH. Material 17-4 PH Dureza a 0,030 mm da superfície (HV 0,1 ) Dureza superficial (HV 3 ) Profundidade total de camada (mm) 1ª Etapa (cp) ,062 2ª Etapa (cp) ,048 3ª Etapa (pç) ,063 4ª Etapa (cp) ,128 4ª Etapa (pç) ,069 5ª Etapa (cp) ,129 cp: corpo de prova; pç: peça Assim como se esperava, a nitretação, por ser um processo difusivo, sofre grande influência da temperatura [14]. Nota-se que o teor de nitrogênio em si não surte muito efeito se não acompanhado de uma temperatura mais elevada. Apesar dos mesmos parâmetros usados entre a primeira e segunda etapa, os resultados de dureza superficial foram diferentes, assim como a profundidade de camada. Isso pode ter acontecido devido ao fato de que outros materiais foram testados nesses ciclos e a coleta dos dados de temperatura não ocorreu de maneira direta no corpo de prova, portanto, algum erro nessas medidas pode prejudicar a avaliação dos resultados. No entanto, nota-se que tanto a dureza quanto a profundidade de camada são baixas, e que para um novo teste a temperatura deveria ser elevada. Para o terceiro teste, fora fornecida uma peça semelhante a que seria utilizada para extração de petróleo. A possibilidade de realizar esse teste foi importante, pois mostrou que deveria ser posicionada de maneira diferente ao corpo de prova dentro do reator, para que a camada nitretada fosse formada de maneira uniforme. A camada nitretada é muito importante que seja formada por toda a superfície, pois é ela que garante a melhora na resistência à corrosão deste material, sendo formada por Fe 4 N e CrN. Quando ela é removida ou não cobre toda peça, a resistência à corrosão diminui significativamente, como pode ser observado na figura 3. [16] A 4ª etapa além de testar os parâmetros, teve como objetivo verificar se o corpo de prova, durante um mesmo ciclo de nitretação, poderia ser utilizado para avaliar a camada da peça, tendo em vista que, mesmo quando o processo for aprovado, será sempre necessário verificar a o perfil de dureza, ou seja, será necessário realizar um ensaio destrutivo, e a peça possui um valor consideravelmente superior ao corpo de prova. 9

13 Figura 3. (A): Peça do terceiro teste após nitretação. Figura 3. (B): Peça do terceiro teste (nitretada) após 45 dias exposta a alta umidade. Os resultados da 4ª etapa de testes provaram que não há a possibilidade de avaliar a camada da peça através de um corpo de prova de geometria e massa diferentes. A variação da temperatura entre elas foi capaz de gerar uma camada quase 60 μm maior no corpo de prova, que por sua vez, apresentou resultados bons, sendo um bom modelo para o próximo teste. Notou-se que com T 2, F 3 e t 2 a dureza superficial foi otimizada, obtendo-se um valor próximo ao máximo que pode ser obtido pelos materiais comuns à indústria metal-mecânica através da nitretação, o equivalente a 1250 HV. [22] Em todas as etapas de teste, ao realizar o exame micrográfico, a camada nitretada apresentou-se homogênea, com uma interface bem definida com o núcleo, e as impressões indicam uma queda abrupta de dureza entre essa interface, o que significa uma forte interação do nitrogênio com os elementos de liga, exemplificado a seguir. [23] 10

14 Figura 4: Micrografia da superfície do corpo de prova correspondente a 4ª etapa de teste, com a medida indicando a camada total nitretada, calculada por interpolação, e as impressões do perfil de microdureza. Ampliação 100x, ataque Marble. Indicações de medidas feitas através do software AxioVision. O quinto teste resultou na qualificação do processo, tornando a Nitrion do Brasil fornecedora do serviço de nitretação a plasma do material 17-4 PH, para o cliente da indústria do petróleo. Abaixo são apresentados o perfil de dureza e fotos da peça antes e depois do tratamento realizado na 5ª etapa de testes. Gráfico 1: Gráfico microdureza (HV 0,1 kg) em função da profundidade (mm) em relação a superfície, descrevendo o perfil de dureza para a peça tratada durante a quinta etapa de testes para o material 17-4 PH. 11

15 Figura 5 (A): Peça antes do tratamento de nitretação a plasma. Figura 5 (B): Peça após o tratamento de nitretação a plasma realizado durante a 5ª etapa de testes. A camada nitretada mostra-se formada por completo cobrindo toda superfície de maneira uniforme Conclusão A nitretação deste material melhora a resistência à corrosão devido à camada nitretada ser composta por Fe 4 N, sendo que sua formação é favorecida com o aumento da temperatura. A dureza da camada nitretada não diminui gradativamente a partir da superfície, mas sim com uma transição abrupta, e também se encontrou parâmetros que otimizam a dureza superficial, gerando dureza muito elevada. Partindo dos resultados do 1º e 2º testes, três outros testes foram suficientes durante o estágio para a adequação dos parâmetros e padronização da montagem da carga (preparação do reator e posicionamento da peça) para garantir os resultados almejados, tanto em propriedades, como em uniformidade de camada para o material 17-4 PH, finalizando com sucesso o processo de qualificação. 12

16 2.2 Material Inconel Introdução O inconel 718 é uma liga de níquel endurecida por precipitação [24]. Sua composição é apresentada a seguir. Quadro 5: Composição química do material Inconel 718. [24] Material Inc. 718 Composição, % Ni Cr Fe Co Mo Nb Ti Al C Mn Si B Cu 50,0 17,0 2,80 4,75 0,20 a 55,0 a 21,0 Bal. 1,00 a 3,30 a 5,50 0,35 a 0,80 0,08 0,35 0,35 0,06 0,3 O níquel e suas ligas são largamente utilizados como materiais pela indústria. Mas a definição de um tratamento térmico superficial que melhore suas propriedades tribológicas não fora definido. O níquel, quando ligado a elementos formadores de nitretos, o endurecimento superficial pelo tratamento de nitretação torna-se possível. [25] Assim como outras superligas, o inconel tem propriedades tribológicas insatisfatórias. Tratamento que possam melhorar essas propriedades sem prejudicar a resistência a corrosão tem grande potencial para aumentar sua performance e expandir seu campo de aplicação. [26] Pouco se tem registrado sobre nitretação das ligas inconel, dentre os materiais CFC, os aços inoxidáveis austeníticos são os mais estudados. Estes estudos mostram que para o aço inoxidável austenítico, o aumento da dureza superficial durante a nitretação, em temperaturas acima de 450 C, ocorre ao custo da redução da resistência a corrosão. Este fato pode ser explicado pela precipitação de CrN, que acontece na faixa [10, 26, 27] de temperatura entre 450 e 850 C Objetivos Assim como o aço 17-4 PH, objetiva-se alcançar os resultados requeridos, de acordo o procedimento de qualificação, e ao final, o material deve apresentar alta resistência ao desgaste, à abrasão e ao galling. Os valores mencionados estão apresentados abaixo. Quadro 6: Objetivos do tratamento de nitretação a plasma do aço Inconel 718. Material 17-4 PH Dureza a 0,030 mm Dureza superficial Profundidade total da superfície de camada (máxima) > 500 HV > 500 HV 0,152 mm A fim de preservar o processo desenvolvido pela Nitrion do Brasil para atender os requisitos necessários para se tornar um fornecedor do cliente da indústria do petróleo, os valores absolutos dos parâmetros não serão mencionados, apenas serão indicadas suas variações e comparações entre os mesmos. 13

17 2.2.3 Materiais e métodos O material utilizado para nitretação foi fornecido em dois formatos. Um deles corresponde a um corpo de prova padrão utilizado pelo cliente, usinado a partir de um tarugo, com dimensões finais de 30 mm de diâmetro e 12 mm de espessura, e o outro é uma peça acabada, a qual será utilizada para montar a árvore de natal, com o formato de rosca com diâmetro externo de 72 mm, diâmetro interno de 30 mm e de altura 43 mm. A temperatura de envelhecimento do material não foi informada, prejudicando, em partes, o desenvolvimento de um processo adequado. Os testes foram conduzidos em cinco etapas, sendo as duas primeiras durante o período de estágio anterior. No total, três corpos de prova e três peças foram nitretados. As variáveis utilizadas no processo estão dispostas a seguir. Quadro 7: Variáveis utilizadas no processo de nitretação a plasma para a realização dos testes. Inconel 718 Formato do material Temperatura Fração de N 2 no plasma Tempo 1ª Etapa Corpo de prova T 1 F 3 t 2 2ª Etapa Corpo de prova T 2 F 3 t 2 3ª Etapa Corpo de prova T 3 F 1 t 1 4ª Etapa Corpo de prova T 3 F 2 t 1 5ª Etapa Peça T 3 F 1 t 1 Para facilitar o entendimento, os números atribuídos a cada parâmetro também indicam intensidade (ex. T 1 < T 2 < T 3 ). Executa-se o ensaio de dureza superficial, preparação metalográfica e perfil de dureza seguindo os mesmos procedimentos utilizados para o material 17-4 PH e podem ser vistos na seção Resultados e discussões Os resultados obtidos no processo de nitretação a plasma do material Inconel 718 estão apresentados abaixo. Quadro 8: Resultados do processo de nitretação a plasma do material Inconel 718. Material Inconel 718 Dureza a 0,030 mm da superfície (HV 0,1 ) Dureza superficial (HV 3 ) Profundidade total de camada (mm) 1ª Etapa (cp) ,177 2ª Etapa (cp) ,121 3ª Etapa (cp) ,044 4ª Etapa (cp) ,215 5ª Etapa (pç) ,086 cp: corpo de prova; pç: peça 14

18 A primeira vista, os resultados mostram que o inconel não possui mesmo comportamento que um aço inoxidável austenítico. Entre o primeiro e segundo teste, alterou-se apenas a temperatura, aumentando-se de T 1 para T 2, e o que obteve foi a diminuição da camada e dureza. Novamente, a temperatura medida na primeira etapa pode não ser representativa, pois sua medição não foi realizada diretamente no corpo de prova. Mas de qualquer forma, pode-se estranhar este resultado, visto que a nitretação é um processo difusivo, e a temperatura ativa e acelera este processo. [14] A fim de entender esta questão, recorreu-se a literatura. A informação encontrada é que para o inconel, o processo difusivo apresenta duas etapas. Durante a primeira, taxa de difusão é alta, e durante a segunda, baixa. A temperatura mais elevada apenas acelera a transição entre o primeiro e segundo regime de difusão. Comparando a terceira e quarta etapa, fica evidente a grande influência que o teor de nitrogênio exerce na nitretação deste material. O aumento deste teor elevou muito a profundidade de cama nitretada, assim como a dureza. O 5º teste ocorreu em uma peça de geometria mais complexa, mas apesar disso, os resultados obtidos se encontram dentro dos padrões desejados. Abaixo é apresentado o perfil de dureza obtido para o 5º teste e as micrografias desta peça. Gráfico 2: Gráfico microdureza (HV 0,1 kg) em função da profundidade (mm) em relação a superfície, descrevendo o perfil de dureza para a peça tratada durante a quinta etapa de testes para o material Inconel

19 Figura 6: Micrografia da superfície da peça correspondente a 5ª etapa de teste, com a medida indicando a camada total nitretada, calculada por interpolação. Ampliação 100x, ataque Marble. Indicações de medidas feitas através do software AxioVision. Figura 7: Micrografia da superfície do corpo de prova correspondente a 4ª etapa de teste, com a medida indicando a camada total nitretada, calculada por interpolação. Ampliação 1000x, ataque Marble. Indicações de medidas feitas através do software AxioVision. 16

20 2.2.5 Conclusões A difusão do processo de nitretação do inconel ocorre de maneira diferenciada em relação ao aço inoxidável. Para o mesmo tempo, camadas mais espessas são formadas para esse aço. Outra diferença entre materiais é a camada formada acima de 500 ºC durante a nitretação do inconel garante boa dureza e melhora a resistência a corrosão, além da melhora das propriedades tribológicas. Com a experiência adquirida durante a qualificação do material 17-4 PH, a manipulação dos parâmetros da nitretação para o inconel foi menos desafiadora. Isso mostrou a evolução quanto à aquisição de conhecimentos durante o período de estágio. 17

21 3 CONCLUSÃO Os processos de qualificação ainda estão em andamento. Durante a última semana de estágio, outro material foi aprovado, o aço 4130, e apenas dois testes foram feitos anteriormente. O período de estágio foi muito importante na formação acadêmica e profissional, pois ampliou a visão do que é o tratamento de nitretação a plasma além da pesquisa de âmbito científico. Esta experiência mostrou o que é a rotina de um ambiente de trabalho, as regras que devem ser seguidas e a importância da colaboração e do trabalho em equipe. A experiência prática é essencial para formação de um engenheiro e uma grande oportunidade que o curso de Engenharia de Materiais da UFSC oferece. A empresa possibilitou a atuação nos seus diversos setores e com isso foi possível ter uma visão de cada perspectiva e a aprender a importância que cada função tem para que o sistema funcione como um todo. Para o próximo estagiário, sugere-se que faça um registro dos resultados obtidos para cada material nos ciclos de nitretações padrões utilizados pela empresa, através de análise metalográfica e perfil de dureza, e como uma forma de reduzir custos, procurar um produto nacional ou de menor custo que substitua a pasta de cobre utilizada para a nitretação seletiva. 18

22 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] PINEDO, C. E., Fundamentos da nitretação sob plasma para o tratamento superficial de aços e ligas especiais. Heat Tech, Suzano SP. [2] ALVES, C., Nitretação A Plasma - Fundamentos E Aplicações, Unicamp, Campinas SP. [3] METALS HANDBOOK, Vol. 4 Heat Treating, Ed. ASM International, [4] Disponível em < Acessado em 04/12/10 [5] Disponível em: < Acessado em 04/12/10 [6] CANELAS, A. L., Evolução da importância econômica da indústria de petróleo e gás natural no Brasil - contribuição a variáveis macroeconômicas. Tese de Mestrado, UFRJ [7] Disponível em: < Acessado em 04/12/10 [8] Disponível em: < Acessado em 04/12/10 [9] VERMA, R., Plasma nitriding: State of the art, Industrial Heating, [10] CHIAVERINI, V., Aços e Ferros Fundidos, 7ª Ed., Editora ABM. São Paulo, [11] COLPAERT, H., Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns, 4ª Ed., Editora Blucher. São Paulo, [12] ASM SPECIALTY HANDBOOK Stainless Steel, Ed. ASM International, [13] METALS HANDBOOK, Vol. 1 Properties and Selection Irons,Steels, and High Performance Alloys, Ed. ASM International, [14] CALLISTER, W. D., Ciência e engenharia de materiais uma introdução, 7ª Ed., Editora LTC. Rio de Janeiro, [15] BERNARDELLI, E. A., Tratamento concomitante de nitretação e envelhecimento a plasma do aço inoxidável 15-5 PH. Tese de mestrado, UTFPR,

23 [16] ESFANDIARI, M ; DONG, H. The corrosion and corrosion wear behavior of plasma nitride 17-4PH precipitation hardening stainless steel. Surface & Coatings Technology, v. 202, p , [17] MARINHO, R. L., Nitretação a plasma em aço inoxidável 17-4 PH, Tese de mestrado, UFRGS [18] Disponível em < Acessado em 10/12/10 [19] American Society for Testing and Materials (ASTM) E384: Standard methods for microhardness, [20] Deutsches Institut für Normung (DIN) 50190: Hardness depth of heat-treated parts - determination of the effective depth of hardening after flame or induction hardening, [21] Society of Automotive Engineers (SAE) J423: Methods of Measuring Case Depth, [22] Disponível em: < Acessado em 11/12/10 [23] AW, P. K.; BATCHELOR, A.W.; LOH, N.L. Structure and tribological properties of plasma nitrided surface films on Inconel 718. Surface & Coatings Technology, v. 89, p , [24] ASM SPECIALTY HANDBOOK Nickel, Cobalt and their alloys, Ed. ASM International, [25] MAKISHI, T.; NAKATA, K. Surface Hardening of Nickel Alloys by Means of Plasma Nitriding. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 35A, p , [26] SINGH, V.; MELETIS, E. I. Synthesis, characterization and properties of intensified plasma-assisted nitrided superalloy Inconel 718. Surface & Coatings Technology, v. 201, p , [27] DAHMA, K.L.; SHORT, K.T.; COLLINS, G.A. Characterisation of nitrogenbearing surface layers on Ni-base superalloys. Wear, v. 263, p ,

24 ANEXO A Histórico da empresa Política da Qualidade A Nitrion do Brasil se compromete com a melhoria contínua de seus produtos e serviços, a conquista e manutenção de clientes, geração de empregos, prestação de serviços rápidos e processos sem falhas, promovendo a satisfação no trabalho através do treinamento comunicação eficiente e união de seus colaboradores para a obtenção de lucro de forma ética e ambientalmente responsável e sustentável. Missão Desenvolver e Aprimorar técnicas modernas no ramo de tratamentos termoquímicos de superfícies para atender e satisfazer nossos Clientes nas suas necessidades, com Equipamentos de alta tecnologia. Visão Oferecer serviços diferenciados de Alta Tecnologia no segmento de tratamentos termoquímicos de superfícies em materiais ferrosos. Oferecendo sempre serviços de Qualidade com Respeito Ambiental Ser Reconhecido pelo mercado como Referência em Nitretação a Plasma, e Qualidade nos Serviços prestados. [Fonte: 21

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26 ANEXO B Cronograma das atividades realizadas durante o estágio 23