TRANSIÇÕES NO REGIME DE DESGASTE POR DESLIZAMENTO DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO AISI 316L PROCESSADO A PLASMA: UM ESTUDO DA SEÇÃO TRANSVERSAL

Dimas de Andrade Pacheco

Orientadora:Cristina Godoy

• Objetivo • Introdução • Metologia • Resultados

Objetivo • Estudar o regime de desgaste do aço inoxidável

austenítico AISI 316L sem tratamento e processado a plasma pelos tratamentos de nitretação, cementação e sequencial (cementação mais nitretação) através da análise microestrutural da seção transversal da trilha de desgaste

Engenharia de Superfície • Atividade multidisciplinar que se propõe a desenvolver

modificações nas propriedades das superfícies de componentes de engenharia, de forma a melhorar sua aplicabilidade e seu desempenho (DAVIS, 2001)

Tribologia • Campo da ciência e tecnologia que trata das superfícies

de contato em movimento relativo, desta forma, lida com fenômenos relativos ao atrito e ao desgaste

Aços Inoxidáveis

• Excelente resistência a corrosão

• Boa ductilidade • Boa tenacidade • Boa estampabilidade • Boa soldabilidade

• Baixa dureza e resistência mecânica

• Pobres características tribológicas

• Não são passíveis a tratamento térmico de endurecimento

Processamento a Plasma •  Tratamentos de superfície permitem melhorar as

propriedades tribológicas, mantendo a resistência a corrosão

• Processo de endurecimento superficial • Efeito da temperatura associado a ação cinética de íons

acelerados contra o substrato

Esquema do processo de nitretação a plasma. (Disponivel em: http://www.ifi.unicamp.br/~alvarez/Plasma-LIITS)

Atrito no Deslizamento • Resistência ao movimento relativo entre dois corpos em

contato • Não é unicamente um fenômeno superficial • Depende:

•  Interação entre as superfícies •  Propriedades dos materiais em contato •  Natureza das superfícies •  Velocidade de deslizamento •  Carga aplicada •  Ação de lubrificantes (presença de óxidos)

Atrito no Deslizamento

Curva típica do coeficiente de atrito x tempo ou coeficiente de atrito x distância em metais (CZICHOS, 1992)

§  remoção da camada superficial

§  aumento da adesão

•  máxima adesão •  deformação das

asperezas •  um crescimento no

número de partículas residuais

•  camada superficial protetora triboquímica

•  decréscimo nos processos de sulcamento e deformação de asperezas.

•  estado estacionário interfacial das condições tribológicas

Mecanismos de Desgaste

Desenho esquemático dos quatro modos representativos de desgaste (KATO, 2001).

Regime de Desgaste

• Desgaste Moderado

• Desgaste Severo

•  Transição moderado para severo

Sistemas de Estudo • Barra rendonda cortada e usinada

• Ensaios de desgaste pino sobre disco •  Esferas de WC/Co com diâmetro de 6mm •  Força normal de 15N •  Velocidade tangencial de 0,2m/s, rotação de 382rpm •  Distância percorrida de 1200m •  Raio da trilha de 3 mm •  Temperatura ambiente entre 18 e 20°C

DUARTE, 2014

Sistemas de Estudo • Preparação Amostras

Sistemas de Estudo

Aço Inoxidável Austenícico AISI

316L

Sistema Cementado 475ºC – 3h

Sistema Nitretado

450ºC – 5h

Sistema Sequencial

N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h

DUARTE, 2014

Aço Inoxidável Austenícico AISI

316L

Sistema Cementado 475ºC – 3h

Sistema Nitretado

450ºC – 5h

Sistema Sequencial

N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h

DUARTE, 2014

Aço Inoxidável Austenícico AISI

316L

Sistema Cementado 475ºC – 3h

Sistema Nitretado

450ºC – 5h

Sistema Sequencial

N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h

DUARTE, 2014

11,51µm

Aço Inoxidável Austenícico AISI

316L

Sistema Cementado 475ºC – 3h

Sistema Nitretado

450ºC – 5h

Sistema Sequencial

N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h

2,44µm

DUARTE, 2014

Aço Inoxidável Austenícico AISI

316L

Sistema Cementado 475ºC – 3h

Sistema Nitretado

450ºC – 5h

Sistema Sequencial

N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h

1,95 µm

9,41 µm

DUARTE, 2014

Aço Inoxidável AISI 316L

DUARTE, 2014

Aço Inoxidável AISI 316L

DUARTE, 2014

Sistema Nitretado

DUARTE, 2014

Sistema Nitretado

DUARTE, 2014

Sistema Nitretado

DUARTE, 2014

DUARTE, 2014

Sistema Cementado

DUARTE, 2014

Sistema Cementado

DUARTE, 2014

Sistema Cementado

DUARTE, 2014

DUARTE, 2014

Sistema Sequencial

DUARTE, 2014

Sistema Sequencial

DUARTE, 2014

Sistema Sequencial

DUARTE, 2014

Sistema Sequencial

DUARTE, 2014

DUARTE, 2014

    AISI  316L   Nitretado   Cementado   Sequencial  Camada  MEV  (μm)         2,44   11,51   1,95  +  9,41  Perfilometria  (μm)   1200m:  418,0   25m:  5,6   50m:  5,0   50m:  9,6  

    50m:  42,9   100m:  7,7   250m:  12,7       200m:  99,7   450m:  9,8   500m:  19,0       1200m:  405,5   1200m:  325,5   1200m:  29,3  

GDOES  (%  peso)  -­‐  qualitaQvo  

    25m:  15%N   50m:  0,45%C   50m:  2,5%N  e  1,2%C           100m:  0,4%C   250m:  1,3%C  e  N>1%           450m:  0,4%C   500m:  0,9%C               1200m:  0,3%C  

Curva  de  desgaste   coef.  0,7;  pouco  ruído   coef.  cresce  0,5  a  0,7   coef.  Entre  0,55  a  0,7   coef.  cresce  0,5  a  0,7       35m:  queda  coef.  0,55   100m:  queda  coef.  0,5   35m:  queda  coef.  0,6       coef.  0,7;  ruído  maior  que  aço   até  450m:  crescimento  gradual  

coef.  até  0,7  até  250m:  crecimento  0,5  a  0,7  decrescimento  0,7  a  0,6  

        coef.  0,7;  alto  ruído   coef.    0,6;  pouco  ruído               coef.  0,6-­‐0,7;  muito  ruído  

Trilha  MEV   1200m:  pouco  óxido  espalhado  e  sem  conQnuidade  

25m:  pouco  óxido  bem  disperso   50m:  pouco  óxido  bem  disperso   50m:  pouco  óxido  bem  disperso  

    50m:  óxido  concentrado  em  alguma  regiões  

100m:  faixas  conanuas  de  óxido   250m:  pouco  óxido  bem  disperso  

    200m:  óxido  concentrado  em  alguma  regiões  

450m:  faixas  conanuas  de  óxido;  menos  que  100m  

500m:  grande  quanQdade  de  óxido  aglomerado  

    1200m:  pouco  óxido  espalhado  e  sem  conQnuidade  

1200m:  pouco  óxido  espalhado;  conQnuidade  nas  bordas  da  trilha  

1200m:  diminuição  do  óxido  com  relação  a  500m  

ParQculas  de  desgaste  1200m:  tamanho  variado;  maioria  grande  

25m:  parQculas  pequenas   50m:  parQculas  pequenas   50m:  parQculas  pequenas;  poucas  de  tamanho  maior  

50m:  parQculas  pequenas;  poucas  de  tamanho  maior  

100m:  tamanho  variado;  parQculado  bem  grosseiro  

250m:  tamanho  variado;maioria  pequena  

200m:  tamanho  variado;  maioria  grande  

450m:  tamanho  variado;  algum  parQculado  grosseiro  

500m:  tamanho  variado;  parQculado  bem  grosseiro  

Aço sem tratamento

Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x MEV – trilha de desgaste

Sistema Nitretado – 25m

25m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x

Sistema Nitratado – 1200m

1200 m (50x – MEV BEI)

Sistema Cementado – 450m

450m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x

Sistema Cementado – 1200m

1200 m (100x – MEV BEI)

Sistema Sequencial – 50m

50m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x

Sistema Sequencial – 500m

500m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x

Sistema Sequencial – 1200m

1200 m (100x – MEV BEI)