Processo de nitretação em banho de sais atóxicos: obtenção e análise de camadas desenvolvidas em aço baixo carbono

Abstract

Este trabalho vislumbra uma alternativa que origine menor impacto ambiental, em relação ao processo convencional de nitretação líquida, que utiliza sais contendo cianetos e cianatos. Para tanto, foram analisadas as camadas obtidas em amostras de aço 0,2% de carbono, nitretadas em meio aos sais atóxicos de nitrato de potássio (KNO₃) e nitrito de sódio (NaNO₂), como também adições de sais redutores de óxidos testados com cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de potássio (KCl). Caracterizações microestruturais foram realizadas com o auxílio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A composição da camada foi determinada via espectroscopia dispersiva de energia e a dureza foi verificada por meio de um microdurômetro Vickers. O KNO₃ se mostrou mais eficaz na formação da camada branca, enquanto a adição do KCl exibiu melhor ação desoxidante, favorecendo a formação de uma camada mais espessa. Para a melhor condição estudada, a mistura de 75% KNO₃ e 25% KCl, observou-se a formação de uma camada branca uniforme com 8 µm de espessura, verificando um aumento de dureza, partindo de 198 HV no substrato para 702 HV na superfície. A composição química confirmou a presença de nitrogênio na camada, o que comprova a difusão desse elemento na matriz metálica e a formação de nitretos. Conclui-se que a substituição dos sais convencionais por sais atóxicos se mostrou uma alternativa eficiente, apresentando a vantagem de ser um processo que utiliza matérias-primas ambientalmente amigáveis.

This work presents a less environmental impact alternative, due to the conventional liquid nitriding process, which uses salts containing cyanides and cyanates. For this purpose, the layers obtained in 0.2% carbon steel nitrided samples were analyzed in the midst of the non-toxic salts of potassium nitrate (KNO₃) and sodium nitrite (NaNO₂), as well as additions of oxide reducing salts tested with chloride sodium (NaCl) and potassium chloride (KCl). Microstructural characterizations were performed with the assist of optical microscopy and scanning electron microscopy. The layer composition was determined via energy dispersive spectroscopy and the hardness was verified using a Vickers microdurometer. KNO₃ was more effective in the formation of the white layer, while the addition of KCl exhibited a better deoxidizing action, favoring the formation of a thicker layer. For the best studied condition, the mixture of 75% KNO₃ and 25% KCl, it was observed the formation of a uniform white layer with 8 µm of thickness, verifying an increase of hardness, starting from 198 HV in the substrate to 702 HV in the surface. The chemical composition confirmed the presence of nitrogen in the layer, which proves the diffusion of this element in the metallic matrix and the formation of nitrides. It is concluded that the replacement of conventional salts with non-toxic salts can be an efficient alternative, with the advantage of being a process that uses environmentally friendly raw materials.