ANÁLISE do Comportamento Tribológico em Ensaios de Microabrasão da Superliga de Cobalto Co-30cr-19fe Nitretada a Plasma
Nome: Leonardo Belichi Vieira
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 14/07/2017
Orientador:
Nome
Papel
ANTONIO CESAR BOZZI Orientador
Banca:
Nome
Papel
Adonias Ribeiro Franco Júnior Coorientador
ANTONIO CESAR BOZZI Orientador
Cherlio Scandian Examinador Interno
WASHINGTON MARTINS DA SILVA JUNIOR Examinador Externo
Resumo: A aplicação de ligas de cobalto, como a Co-30Cr-19Fe, em componentes usados na produção de etanol de 2ª geração vem sendo estudada. Neste processo, cerca de 8% da carga trabalhada no reator é composta por partículas duras, principalmente sílica. Dessa forma, existe a necessidade de promover o aumento da resistência ao desgaste abrasivo dos componentes do reator. Em meio a este contexto, amostras da superliga de cobalto fundida Co-30Cr19Fe foram submetidas a um tratamento de solubilização e na sequência nitretadas a plasma em baixas temperaturas, objetivando a formação de uma camada dura, resistente ao desgaste e livre de precipitados, conhecida na literatura como fase-S ou austenita expandida. A liga apresentou microestrutura predominantemente homogênea e estrutura cristalina mista, com fases de cobalto &#945; (CFC) e &#949; (HC). A solubilização foi feita à temperatura de 1200 °C e tempo de tratamento de 8 horas. Três condições de nitretação a plasma foram escolhidas, as temperaturas utilizadas foram de 325, 350 e 400 °C, em todos os casos a mistura gasosa foi de 75% de H2 e 25% de N2, tempo de tratamento de 20 horas e pressão de trabalho de 2,5 Torr. As amostras foram caracterizadas antes e após cada tratamento, utilizando microscopia ótica, medidas de microdureza e difração de raios X. Os ensaios de microabrasão foram realizados no microabrasômetro da marca PLINT modelo TE66, os abrasivos SiO2, Al2O3 e SiC, em suspensão em água destilada e com concentração de 0,1 g/cm3, foram utilizados. O Universal Micro Tester modelo APEX da CETR/Bruker foi empregado nos ensaios de esclerometria retilínea uniforme. O tratamento de solubilização resultou em uma microestrutura mais homogênea, com redução do tamanho médio dos precipitados e dissolução apenas parcial destes, a estrutura do material permaneceu mista. A solubilização não promoveu mudanças importantes na dureza e na resistência ao desgaste do material. A fase-S foi obtida em todas as condições, porém, à temperatura de 400 °C, houve precipitação de nitretos de cromo. A espessura e a dureza das camadas aumentaram de acordo com o acréscimo da temperatura de nitretação. De forma geral, a resistência ao desgaste aumentou após a formação das camadas. As amostras solubilizadas e nitretadas a 350 °C apresentaram, mesmo que ligeiramente, menores coeficientes de desgaste. O abrasivo que proporcionou maior coeficiente de desgaste foi a Al2O3, seguido por
SiC e SiO2. O micromecanismo de desgaste dominante em todos os ensaios foi o de abrasão a dois corpos, riscamento. Quando aplicadas pequenas cargas, a fase-S promoveu aumento da dureza ao risco da superliga Co-30Cr-19Fe.