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dc.contributor.authorSoares, Fábio
dc.date.accessioned2020-07-31T12:48:29Z
dc.date.available2020-07-31T12:48:29Z
dc.date.issued2020-04-03
dc.identifier.citationSOARES, Fábio. Efeitos da nitretação a plasma e do filme de carbono amorfo (a-C:H) aplicado ao aço 1020 na resistência ao desgaste em alumínio AA 3104. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13104.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13104
dc.description.abstractThe AA 3104 aluminum is widely used as packaging for food storage, as it is a versatile alloy with easy mechanical conformation, however, it causes high wear to the cutting knife due to friction during the packaging operation. The objective of this study was to evaluate the wear resistance of steel containing 0.2% C, commonly applied to tools to perform forming and cutting operations on AA 3104 aluminum alloy, subjecting this steel to plasma ion nitriding and deposition treatments amorphous carbon film (a-C:H), to study the wear behavior of the material with and without surface treatment. The a-C:H films were deposited by PECVD on 1020 steel samples after cleaning the substrate by plasma ablation, with atmospheres of 80 and 90% CH4, with voltage varying between 500 and 600V. For the adhesion of a-C:H film to the metallic substrate, a silicon interface was deposited using hexamethyldisiloxane as a precursor, whose deposition was carried out with a gas flow of 30 sccm, containing 70% HMDSO and 30% argon. The plasma nitriding treatments were carried out with an atmosphere containing 80% N2 and 20% H2 with temperatures at 400, 500 and 600 °C. Also, plasma nitriding treatment was carried out where the temperature was maintained at 550 °C and the gas proportions were varied by 60% N2 and 40% H2, 80% N2 and 20% H2 and 92% N2 and 8% H2. All samples were subjected to the micro-wear test by fixed ball and the prototypes of the treated tools were tested using a wear machine specially built to simulate the friction between 1020 steel and AA 3104 aluminum. The final wear analysis was done through the optical moiré technique by phase-shifting that allowed to analyze both qualitatively and quantitatively the volume of body wear with and without treatment. Among the nitrided samples, those that were produced with higher nitrogen rates showed greater hardness due to the formation of the Fe2-3N phase, reaching values of 585 HV, however the samples with a low nitrogen atmosphere obtained Fe4N phase where they showed to be more resistant to frictional stresses due to its greater ductility in relation to the Fe2-3N phase, ensuring 60% less wear on untreated material. The a-C:H film produced with an atmosphere containing 80% CH4 showed a lower roughness among all samples (44.3 nm), leading to a lower wear volume (1.015x10-4 mm3). The a-C:H films gave steel 1020 results superior to nitriding, with a 95% reduction in wear volume. It was observed that all treated samples obtained an increase in wear resistance, when compared to the base material, thus making it possible to reduce the wear of the 1020 steel tools used for cutting aluminum AA 3104 and, subsequently, increasing its useful life.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/*
dc.subjectDiamond-like carbonpor
dc.subjectNitretaçãopor
dc.subjectDesgastepor
dc.subjectAço 1020por
dc.subjectAA 3104por
dc.subjectNitridingpor
dc.subjectWearpor
dc.titleEfeitos da nitretação a plasma e do filme de carbono amorfo (a-C:H) aplicado ao aço 1020 na resistência ao desgaste em alumínio AA 3104por
dc.title.alternativeEffects of plasma nitriding and amorphous carbon film (a-C:H) applied to 1020 steel on wear resistance in aluminum AA 3104por
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Rossino, Luciana Sgarbi
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0139027055418391por
dc.description.resumoO alumínio AA 3104 é amplamente utilizado como embalagens para armazenamento de alimentos, pois é uma liga versátil e de fácil conformação mecânica, entretanto, ocasiona um alto desgaste à faca de corte devido ao atrito durante a operação de confecção da embalagem. O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência ao desgaste do aço contendo 0,2% C, comumente aplicado às ferramentas para realizar operações de conformação e cortes na liga de alumínio AA 3104, submetendo esse aço aos tratamentos de nitretação iônica a plasma e deposição de filme de carbono amorfo (a-C:H), para estudo do comportamento em desgaste do material com e sem tratamento de superfície. Os filmes a-C:H foram depositados por PECVD nas amostras de aço 1020 após limpeza do substrato por ablação a plasma, com atmosferas de 80 e 90% de CH4 variando-se a tensão em 500 e 600V. Para a adesão do filme a-C:H no substrato metálico, uma interface de silício foi depositada utilizando hexametildisiloxano como precursor, cuja deposição foi realizada com fluxo gasoso de 30 sccm, contendo 70% de HMDSO e 30% argônio. Os tratamentos de nitretação a plasma foram realizados com uma atmosfera contendo 80% N2 e 20% de H2 com temperaturas em 400, 500 e 600°C. Também, realizou-se tratamento de nitretação a plasma onde manteve-se a temperatura em 550°C e variou-se as proporções gasosas em 60% N2 e 40% H2, 80% N2 e 20% H2 e 92% N2 e 8% H2. Todas as amostras foram submetidas ao ensaio de microdesgaste por esfera fixa e os protótipos das ferramentas tratadas foram testadas através de uma máquina de desgaste construída especialmente para simular o atrito entre o aço 1020 e o alumínio AA 3104. A análise de desgaste final foi feita através da técnica óptica de moiré por phase-shifting que permitiu analisar tanto de forma qualitativa quanto quantitativa o volume de desgaste do corpo com e sem tratamento. Dentre as amostras nitretadas, as que foram produzidas com maiores taxas de nitrogênio apresentaram uma maior dureza devido a formação da fase Fe2-3N, chegando a valores de 585 HV, entretanto as amostras com uma atmosfera pobre em nitrogênio obtiveram fase Fe4N onde demostraram ser mais resistentes aos esforços de atrito devido a sua maior ductilidade em relação a fase Fe2-3N, garantindo um desgaste 60% menor ao material não tratado. O filme a-C:H produzido com atmosfera contendo 80% de CH4 apresentou uma menor rugosidade entre todas as amostras (44,3 nm), levando a um menor volume de desgaste (1,015x10-4 mm3). Os filmes de a-C:H forneceram ao aço 1020 resultados superiores a nitretação, apresentando uma redução de 95% do volume de desgaste. Observou-se que todas as amostras tratadas obtiveram um aumento de resistência ao desgaste, quando comparadas ao material base, possibilitando assim, reduzir o desgaste das ferramentas de aço 1020 utilizadas para o corte em alumínio AA 3104 e, subsequente aumentando a vida útil da mesma.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-Sopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAOpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.addressCâmpus Sorocabapor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2874636133937008por


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