Influência dos parâmetros de nitretação a plasma nas propriedades superficiais do aço Toolox 44

Abstract

This study investigates the influence of different plasma nitriding conditions on improving the wear resistance and surface hardness of the Tool Steel T44. This is a new tool steel currently available on the global market, with a very limited number of studies published so far, which justifies the interest in conducting this research. Three distinct treatments were analyzed — Nmáx C, Nmáx D, and Nmáx CB — with variations in temperature, time, and gas composition parameters. The samples were characterized by microabrasion tests, surface hardness measurements, and microhardness profiles in cross-section. The results showed that the Nmáx D treatment provided the greatest depth of the nitrided layer and the highest surface hardness values, with sample A2 standing out. The Nmáx CB treatment resulted in thinner layers, but with good uniformity and reproducibility among the samples. The Nmáx C process showed higher variability, but sample A3 stood out with the lowest wear coefficient, indicating excellent wear resistance even with reduced depth. A direct correlation was observed between higher surface hardness and lower wear, reinforcing the effectiveness of plasma nitriding in modifying the tribological properties of T44 steel. The results highlight the importance of process parameter control to maximize the performance of tools subjected to intense wear. This study contributes to the enhancement of surface treatment techniques applied to high-performance materials, aiming at greater durability, production efficiency, and reduced operational costs.

Este estudo investigou a influência de diferentes condições de nitretação a plasma na melhoria da resistência ao desgaste e da dureza superficial do aço ferramenta T44. Se trata se um novo aço ferramenta disponível atualmente no mercado mundial, com baixíssimo número de trabalhos publicados até o momento e por esse motivo o interesse de realizar o estudo. Foram analisados três tratamentos distintos — Nmáx C, Nmáx D e Nmáx CB — com variações nos parâmetros de temperatura, tempo e composição gasosa. As amostras foram caracterizadas por ensaios de microabrasão, medição de dureza superficial e perfil de microdureza em seção transversal. Os resultados mostraram que o tratamento Nmáx D proporcionou maior profundidade da camada nitretada e os valores mais elevados de dureza superficial, com destaque para a amostra A2. O tratamento Nmáx CB resultou em camadas mais finas, porém com boa uniformidade e reprodutibilidade entre as amostras. O processo Nmáx C apresentou maior variabilidade, mas a amostra A3 se destacou com o menor coeficiente de desgaste, indicando excelente resistência ao desgaste mesmo com profundidade reduzida. Observou-se uma correlação direta entre maior dureza superficial e menor desgaste, reforçando a efetividade da nitretação a plasma na modificação das propriedades tribológicas do aço T44. Os resultados evidenciam a importância do controle dos parâmetros do processo para maximizar o desempenho de ferramentas submetidas a desgaste intenso. Este estudo contribuiu para o aprimoramento de técnicas de tratamento superficial aplicadas a materiais de alta performance, visando maior durabilidade, eficiência produtiva e redução de custos operacionais.