1) O documento apresenta estudos sobre tratamentos térmicos e revestimentos superficiales aplicados a aços e ligas metálicas, com o objetivo de melhorar suas propriedades mecânicas e resistência ao desgaste. 2) Foram realizados ensaios de fadiga térmica em aços para moldes de injeção de alumínio e análises das propriedades de fadiga do aço ABNT 4140 após nitretação. 3) Também são apresentadas publicações e estudos sobre nitretação a plasma, revestimentos

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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Inovação na Produção de Componentes para
Transmissão e Partes de Motores
José Rubens Gonçalves Carneiro
Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves
Alysson Cançado Brandão de Castro
SENAI DR-MG
Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017

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Tópicos
Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado2
Fabricação de Caixa em Liga Al-Si ( Nitretação em Banho de Sal)
Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma DLC WC
3
4
Conclusão5
Integração Indústria PUC-Minas1
Agradecimentos6

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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Integração Indústria PUC-Minas
José Rubens Goncalves Carneiro
SENAI DR-MG
Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017

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Integração Indústria PUC-Minas
 Estudo da Adição de Etanol ao Gás Natural na Cementação do Aço DIN
17NiCrMo7 na Fabricação de Engrenagens
Rogerio Pinto Coelho Catalão
 Estudo da Substituição do Propano Pelo Gás Natural da Geração de
Atmosfera em Tratamento Termoquímico de Cementação
Omar Khayyam Ribas
 Estudo de Desgaste do Aço DIN 17NiCrMo5 Carbonitretado Após
Têmpera e Revenimento Sem e Com “Shot Peening” para Fabricação
de Engrenagens
Larissa Vilela Costa

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Integração Indústria PUC-Minas
 Evolução da Tensão Residual em Aços ABNT 4320 E ABNT 5120
Após Carbonitretação/Têmpera e Shot Peening
Thiago Costa Rodrigues Rosa
 Estudo da Furação em Altas Velocidades de Corte em Ligas de Al-Si
Usando Ferramentas de Aço Rápido e Metal Duro
Paulo Sérgio Martins
 Influência da Otimização do Processo de Nitretação por EDM na
Dureza Superficial e na Resistência à Tração
 Cid Clay Aparecido Quirino

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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140
Nitretado
Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves
SENAI DR-MG
Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017

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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- Introdução
Fonte: Adaptado de GENEL, DEMIRKOL, ÇAPA; 2000.Fonte: BUDYNAS, NISBETT; 2011.
TensãoAlternada
Ciclos
C Mn
Perfis Chapas
Si Cr Mo
Pmax Smax Pmax Smax
0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,035 0,040 0,035 0,035 0,15 - 0,35 0,80-1,10 0,15 - 0,25
Fonte: Adaptado de ASTM, 2015.
ABNT 4140

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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- Metodologia
Barras cilíndricas;
ϕ 5/8 polegadas;
6 m de comprimento.
• Tração: ASTM E8/E8M • Fadiga - ASTM E466-15
Nitretação em banho de sal:
Banho: sais de cálcio e potássio adicionado de pastilhas
de amônia.
Pré-aquecimento: temperatura de 350°C por 2 horas.
Processo de nitretação: temperatura de 570°C por 4
horas, objetivando a formação de uma camada de 0,2 mm.
Resfriamento: em óleo Petronas T135.
• Tração: tensão de escoamento (σesc), limite de
resistência à tração (σr) , alongamento (A%),
coeficiente de encruamento (n) e constante
plástica de resistência (k);
• Microdureza Vickers: perfil de durezas e
definição da camada nitretada (ISO 4507:2000(E));
• Fadiga: resistência à fadiga para a vida de 5x106
ciclos, através do método staircase.
• Microscopia ótica: avaliar microestrutura e
camada nitretada;
• MEV: fractografias, avaliar microestrutura e
camada nitretada.

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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- Resultados
• Tração;
Sem tratamento Nitretado
Tensão de
Escoamento
[MPa]
725,44 ± 13,34 688,62 ± 10,09
Limite de
Resistência
[MPa]
1052,90 ± 5,88 722,60 ± 3,49
n 0,26 0,11
k 2335,66 1063,97
Alongamento
[%]
14,44 ± 0,48 4,61 ± 0,13

11. Página 11© SENAI-MG
Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- Resultados
• Fadiga;
• Carregamento flutuante;
• Tração – tração;
• Razão de tensão: R=0,1;
• Degrau de tensão: d= 5 MPa.
 Legenda do Gráfico:

12. Página 12© SENAI-MG
Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- Conclusões
 O ABNT 4140 nitretado apresentou uma resistência à fadiga inferior ao
ABNT 4140;
 Presença de descontinuidades na camada nitretada inerentes ao processo
em banho de sal;
 Necessidade de se buscar outras alternativas de processos de nitretação,
tais como:
 Nitretação à gás;
 Nitretação por EDM com solução de água deionizada com uréia;
 Nitretação à plasma.

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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Ensaios de Fadiga Térmica em Aços para Molde de Injeção de
Alumínio
Alysson Cançado Brandão de Castro
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Ensaio proposto – Fadiga térmica
 2 ligas:
– Aço ferramenta para trabalho a quente;
 10.000 ciclos:
– Primeira parada: 5000 ciclos;
– Segunda parada: 10000 ciclos;
 Produto dos ensaios:
– Evolução da densidade de trincas superficiais;
– Profundidade máxima de trincas;
– Perfil de micro dureza;
 Caracterização microestrutural em MEV.

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Metodologia

16. Página 16© SENAI-MG
Metodologia
Material A: E38K = DIN 1.2343
CPs A1, A2 e A3
Material B: DAC-Magic = DIN 1.2367
CPs B1, B2 e B3
Medidas Valor
Tmax real (°C) 607,6
Tmín real (°C) 110,9
Tempo médio de aquecimento (s) 1,5
Tempo de resfriamento (s) 14,6
Tempo médio de ciclo (s) 16,1
Taxa de aquecimento (°C/s) 330,4
Taxa de resfriamento (°C/s) -34,1

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Resultados – E38K (A1)
0 ciclos 5000 ciclos9309 ciclos

18. Página 18© SENAI-MG
Resultados – DAC-Magic (B1)
0 ciclos 5000 ciclos8257 ciclos

19. Página 19© SENAI-MG
Comparativo – Tempo de vida

20. Página 20© SENAI-MG
Comparativo – MO 200x
 E38K  DacMagic
Menor tamanho de grão

21. Página 21© SENAI-MG
Comparativo
Pontos de oxidação preferencial estão relacionados aos contornos de grão

22. Página 22© SENAI-MG
Comparativo – MEV 10000x
 E38K  DacMagic Carbonetos de Vanádio, Molibdênio
e Cromo

23. Página 23© SENAI-MG
Comparativo – Inclusões
Contagem: 20
Maior área: 74 px
Contagem: 12
Maior área: 1639 px
 E38K  DacMagic

24. Página 24© SENAI-MG
Comparativo – Inclusões
 E38K  DacMagic

25. Página 25© SENAI-MG
Comparativo – Inclusões
 DacMagic

26. Página 26© SENAI-MG
Comparativo – Inclusões
 DacMagic

27. Página 27© SENAI-MG
Conclusão
1. Material DAC-MAGIC teve menor vida em fadiga térmica que o material E38K,
quando ensaiados sob as mesmas condições.
2. Material com menor vida apresenta:
a. Inclusões maiores, porém em menor número;
b. Menor tamanho de grão;
c. Menor homogeneidade microestrutural;

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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma DLC
WC
José Rubens Goncalves Carneiro
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Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma DLC WC
 Análise do Desempenho do Revestimento de WC/C em Engrenagens e Eixos
de Transmissão Automotivas em Substrato de Aço ABNT 4320M Após
Carbonitretação/Têmpera e Revenimento
Wellington Alexandre Cunha
 Engineered surfaces for automotive engine and powertrain components
G Sundararajan, SV Joshi and L Rama Krishna
 Protective double-layer coatings prepared by plasma enhanced chemical vapor
deposition on tool steel
Mihai-George Mureşan, Anna Charvátová Campbell, Pavel Ondračka, Vilma
aaBuršíková Vratislav Peřina, Tomáš Polcar, Stephan Reuter, Malte U. aaHammer,
aaMiroslav Valtr, Lenka Zajíčková.
 Experimental investigations on hot forming of AA6082 usingadvanced plasma
nitrocarburised and CAPVD WC: C coated
Yangchun Donga, Kailun Zhengb, Jonathan Fernandezc, Xiaoying Lia, Hanshan
aaDonga,Jianguo Linb

30. Página 30© SENAI-MG
Conclusões
Estudo da deposição em aço e liga Al-Si de
DLC WC após nitretação à plasma.

31. Página 31© SENAI-MG
Agradecimentos
 SENAI FIEMG pelo convite;
 FAPEMIG/ CNPQ pelo apoio financeiro.
OBRIGADO!