Recobrimento tribológico Cr-N e nitretação a plasma para melhoria da resistência à erosão cavitacional de um aço carbono ABNT 1045: uma abordagem topográfica

• Autor(a) principal: Rafael Drumond Mancosu
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8DUHER
• topic: Regressão Linear Segmentada Contínua; PAPVD; Erosão Cavitacional; Tempo de Incubação; Perfilome-tria Tridimensional; Engenharia metalúrgica; Metais Erosão; Aço-carbono; Ciência dos materiais

Este trabalho visou desenvolver sistemas tribológicos recobertos com Cr-N para resistência ao desgaste provocado pela erosão cavitacional. Utilizou-se o aço ABNT 1045 como referência e foram desenvolvidos três sistemas que são: aço nitretado, conjugado monocamada e conjugado dúplex.A nitretação iônica e a deposição do recobrimento Cr-N, produzindo o sistema deno-minado dúplex, foi realizada em um único reator, utilizando parâmetros do processo PVD (Physical Vapour Deposition), desenvolvidos anteriormente pelo Grupo de Pes-quisa inscrito no Diretório dos Grupos de Pesquisa do CNPq-UFMG como 'Modi-ficação e Caracterização de Superfície'. A produção dos sistemas aço nitretado e mo-nocamada foram realizadas a partir de parâmetros adotados comercialmente.A caracterização estrutural destes sistemas revelou que os recobrimentos de Cr-N, depositados nos sistemas monocamada e dúplex, apresentaram uma similaridade em termos de fases cristalinas (a-Cr, g-Cr1-zNz e b-Cr2N1-z), de composição química e de aderência ao substrato, tal que estas variáveis de caracterização não constituíram fontes prováveis de causas de desempenho diferenciados destes sistemas relativo à erosão por cavitação. No entanto, a realização da nitretação iônica anterior a deposi-ção do recobrimento modificou as propriedades mecânicas destes sistemas ao longo da profundidade, aferidas por testes de microdureza e por testes de nanodureza ins-trumentada, que levou os mesmos a apresentarem respostas diferenciadas quanto à resistência à erosão cavitacional.Análises estatísticas de regressão segmentada contínua, utilizadas para descrição dos dados experimentais obtidos pelos testes de erosão cavitacional, indicaram a presen-ça de diferentes regimes de erosão ao longo do tempo de teste.O sistema conjugado dúplex de Cr-N apresentou o melhor desempenho para o uso em erosão cavitacional em água destilada, pois apresentou a menor perda de massa e um maior tempo de incubação. O sistema nitretado apresentou um desempenho similar ao sistema monocamada e superior ao aço.O monitoramento, por perfilometria tridimensional, da evolução da erosão cavitacional nos diferentes sistemas estudados foi capaz de determinar o início de formação dos vales, que são criadas por arrancamento de material da superfície por esta erosão. O tempo associado ao início deste fenômeno foi denominado de 't-cratera'. Este tempo se mostrou inferior ao de incubação, com exceção do sistema dúplex, que é o tempo onde não se há perda de massa detectável por balança. Imagens topográficas tridi-mensionais invertidas indicaram a profundidade obtida dos danos cavitacionais e constituiu uma ferramenta capaz de elucidar os mecanismos presentes no processo de erosão e permitiu confirmar a superioridade do sistema dúplex, que apresentou em um tempo de até 20 horas, danos com profundidade inferiores aos outros sistemas es-tudados. Este resultado foi atribuído não somente a uma elevada dureza superficial obtida pela deposição do recobrimento de Cr-N, mas também a uma maior profun-didade de dureza, obtida pela nitretação iônica, que formou uma camada nitretada da ordem de 40mm.