Microestrutura e propriedades de revestimentos de liga CoCrWC obtidos pelo processo de plasma com arco transferido

Abstract

Resumo: Ligas de cobalto são largamente aplicadas em componentes que operam em condições agressivas envolvendo desgaste, corrosão e elevadas temperaturas. As ligas deste grupo são conhecidas por seu excelente desempenho quando sujeitas a ambientes agressivos, que podem atuar individual ou sinergicamente. São amplamente aplicadas na forma de produtos fundidos e na forma de revestimentos obtidos por soldagem. O processamento de revestimentos pela técnica de plasma com arco transferido (PTA) vem sendo estudado para a obtenção de revestimentos com diversas vantagens sobre os processos de soldagem convencionais. O sistema de ligas endurecidas por carbonetos (CoCrWC), conhecido como da família "Stellite", apresenta notável soldabilidade e facilidade de fabricação, entretanto, mostra desafios quanto ao processamento decorrentes da interação com o substrato (a ser revestido), o que leva à modificação das propriedades dos revestimentos obtidos e, consequentemente, no seu desempenho. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o de avaliar revestimentos da liga CoCrWC (Stellite #6) processados por PTA sobre substrato de aço inoxidável AISI 316L para cinco diferentes níveis de corrente de deposição: 100, 120, 150, 180 e 200 A. O impacto das condições de deposição sobre os revestimentos foi avaliado inicialmente a partir da geometria dos cordões e da diluição. A caracterização dos revestimentos foi realizada por microscopia ótica, laser Confocal e eletrônica de varredura e difração de raios-X. O desempenho foi avaliado por meio da determinação da dureza Vickers e da taxa de perda de massa em ensaios de desgaste abrasivo por deslizamento do tipo pino sobre disco. Observou-se que a diluição aumentou com a corrente de deposição, variando entre 11,8 a 56,6 %. Os revestimentos apresentaram uma microestrutura de solidificação hipoeutética, contendo dendritas de solução sólida em cobalto e estrutura interdendrítica com carbonetos eutéticos lamelares. A dureza foi fortemente influenciada pela condição de deposição, mostrando variação entre 492 e 310 HV0,5. A maior corrente de deposição induziu a elevação na taxa de perda de massa em desgaste, em decorrência da redução da fração de carbonetos e redução das soluções sólidas em cobalto (diluição) e formação de estrutura dendrítica com maior espaçamento de braços dendríticos (DAS).

Abstract: Co-based alloys are largely applied to produce components which operate under aggressive environments involving wear in different conditions, corrosion and high temperature. This alloy group is known because their excellent performance, right associated to that failure mode mentioned. The alloys are utilized as cast products and welded coatings. Many researchers have been investigating Plasma Transferred Arc (PTA) as a way to produce coatings with better features when compared to other welding processes. CoCrWC alloys strengthened by carbides, known as stellite family, show high weldability and is easy to produce, although, there are many processing challenges when considering the interaction between alloy and substrate steel to be coated, which induce chemical composition modification and, therefore properties and performance properties change. This work aims to evaluate CoCrWC alloy coatings (Stellite #6) by PTA on AISI 316L steel substrate for five different deposition current levels: 100, 120, 150, 180 e 200 A. The deposition parameters impact on tracks geometry and dilution was firstly evaluated. Characterization was carried out by optical, laser Confocal and scanning eletron microscopy and X-ray diffraction analysis. Performance was measured throughout Vickers hardness and mass loss rate by way of pin-on-disc sliding wear tests. Dilution increased linearly with deposition current, ranging from 11,8 and 56,6 %. Coatings developed hypoeutectic solidification microstructure, composed by Cobalt solid solution dendrites and interdendrictic region composed by lamellar eutectic carbides. Hardness was deeply altered by deposition current, ranging from 492 to 310 HV0,5. Higher deposition current induced higher wear mass loss rate, as a result of the lower carbide fraction and cobalt solid solution alloying and also due to the higher dendrite arm spacing (DAS).