Foi utilizada a difração eletrônica de retroespalhamento (EBSD) e a dureza micro (HV_0.025) para estudar o efeito do tratamento térmico em atmosfera mista de nitrogênio e hidrogênio na microestrutura e propriedades do aço 12Cr ferrítico-martensítico. Os resultados indicam que, após o tratamento térmico, a penetração de nitrogênio causou alterações na estrutura superficial do tubo, formando uma grande quantidade de martensita próxima à superfície, que diminui com o aumento da distância de difusão do nitrogênio. A camada de nitretação leva ao aumento da dureza superficial, com dureza medida a 20 μm da superfície de 368HV_0.025. Durante o processo subsequente de deformação a frio, surgiram trincas transversais na superfície do tubo. Com base nas bases termodinâmicas TCFE11 e cinéticas MOBFE6, foi estabelecido um modelo termodinâmico do tempo de tratamento térmico e da distância de difusão de N da interface para a matriz, estudando a relação da quantidade de nitrogênio com a distância. Os resultados mostram que o teor de nitrogênio diminui gradualmente com o aumento da distância de difusão e que a tendência de queda se atenua após 70 μm. Através do estudo do efeito da penetração de nitrogênio na microestrutura e propriedades do aço 12Cr ferrítico-martensítico, foi desenvolvido o processo de recozimento, no qual o tubo é aquecido sob atmosfera protetora de hidrogênio até 860 ℃, mantido por 1 hora e resfriado por ventilação. A validação da produção demonstrou que este tratamento térmico confere dureza superficial de cerca de 210HV_0.025, atendendo aos requisitos de deformação a frio.

aço ferrítico-martensítico; nitretação; microestrutura; propriedades