Revestimento NiCrSiBC : microestrutura e comportamento tribológico em elevadas temperaturas

Abstract

Resumo: A deposição de revestimentos soldados envolve a interação com o substrato metálico: diluição. Independente da técnica, alguma diluição sempre ocorrerá. De fato, é importante que ocorra para garantir a ligação metalúrgica entre o revestimento e o substrato. Entretanto, na maioria das vezes, a diluição causa alterações na composição química e consequentemente na microestrutura e desempenho do revestimento. Apesar de existirem alguns estudos do efeito da diluição sobre o desempenho da liga NiCrSiBC à temperatura ambiente, em elevadas temperaturas o assunto ainda está em aberto. Assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da diluição sobre a microestrutura e o comportamento tribológico em elevadas temperaturas da liga NiCrSiBC processada por plasma com arco transferido (PTA) sobre aço inoxidável AISI 304. O impacto da diluição sobre a microestrutura dos revestimentos foi avaliado por meio de EDX, DRX, MEV-EDS, microscopia óptica e dureza; o comportamento tribológico, através de ensaios de desgaste por deslizamento, na configuração esfera sobre disco, a 400, 550 e 700º C. Os resultados mostraram que o aumento da diluição suprimiu a formação do boreto Cr5B3 e em consequência disso, a dureza reduziu. O comportamento tribológico foi determinado pelo efeito combinado da diluição e temperatura de ensaio. A diluição modifica a resistência a oxidação e o tipo de óxido formado; a temperatura determina a quantidade de oxidação e ambos influenciam a formação de elementos interfaciais. Com o aumento da temperatura, os revestimentos com maior diluição apresentaram melhor desempenho devido a formação de uma tribocamada compacta que cobre grande parte da trilha de desgaste. Esse comportamento está relacionado com a menor resistência a oxidação dos revestimentos com maior diluição e teor de Fe, o que leva a uma maior geração de debris e pode ser traduzido em maior quantidade de matéria prima para formação da tribocamada.

Abstract: Hardfacing involves the interaction with substrate steel being coated: dilution. Irrespective of the technique, some dilution always occur. In fact, it is required to ensure the metallurgical bond between the coating and the substrate. Usually dilution causes changes on the chemical composition, microstructure and as consequence on the performance of coating. Although these effects have been study at room temperature, the impact of dilution on the high temperature performance is an open subject. This work assessed the effect of dilution on the high temperatures wear behavior of NiCrSiBC alloy processed by plasma transferred arc (PTA) on stainless steel AISI 304. The impact of dilution on the microstructure of the coatings was evaluated by EDX, XRD, SEM-EDS, optical microscopy and hardness; high temperature wear behavior through ball on disc sliding wear test. The results showed that dilution increases suppressed the formation of Cr5B3 borides formation and as consequence hardness decreased. Wear behavior was determined by combined effect of dilution and test temperature. Dilution alters oxidation resistance and the kind of oxides formed; test temperature the amount of oxidation, and both determine tribolayers formation. With increasing of temperature, the coating with higher dilution exhibited the better performance than coatings with lower dilution due a compacted tribolayer formation which almost covering the wear track. This behavior is related with poor oxidation resistance of coating s with higher dilution and Fe content. It drives to a higher debris generation, which can be translated in higher amount of feedstock to tribolayer formation.