Microestrutura e propriedades de revestimentos de liga CoCrWC (Stellite #6) depositados por PTA sobre ferro fundido nodular GGG40

Abstract

Resumo: A proteção de componentes que operam em condições agressivas e que envolvem desgaste e corrosão em diversos meios a elevadas temperaturas é amplamente realizada através da utilização de revestimentos utilizando superligas de Cobalto. Diante das técnicas de processamento existentes, um desempenho promissor tem sido associado aos revestimentos obtidos por Plasma com Arco Transferido (PTA). O sistema de ligas CoCrWC, da família Stellite, ainda apresenta desafios no processamento, devido à formação de diferentes frações de carbonetos (fase endurecedora), durante o processamento. As maiores taxas de resfriamento, acompanhadas da variação da diluição, requerem estudo contínuo para cada sistema liga-substrato selecionado, uma vez que induzem modificações na microestrutura formada e, consequentemente, nas propriedades dos revestimentos. O objetivo deste trabalho foi avaliar cordões únicos da liga Stellite #6 processados por PTA sobre um substrato de Ferro Fundido Nodular GGG40 para quatro diferentes níveis de corrente de deposição de 120, 150, 180 e 200 A. Em seguida foram produzidas áreas utilizando sobreposição de 25 % e corrente de 200 A. A caracterização dos revestimentos foi realizada por microscopia ótica e eletrônica de varredura, difração de raios X e análise de imagens (Software Image J? ). As propriedades mecânicas foram avaliadas a partir de dureza Rockwell C e de ensaios de desgaste tipo pino sobre disco. Uma maior quantidade de carbonetos interdendríticos foi observada na microestrutura dos revestimentos à medida que a corrente de deposição aumentou. Estas alterações estão relacionadas à alteração da composição química da liga estudada a partir do acréscimo de Carbono, Ferro e Silício oriundos do substrato. Adicionalmente e, contrariando a tendência normal observada para o processamento sobre aços, observou-se que o aumento da diluição induz a um aumento da dureza e a uma redução no coeficiente de perda de massa em desgaste. A produção de uma área revestida com baixo grau de sobreposição (25 %) mostrou elevada diluição, resultando assim, um revestimento de maior dureza e resistência ao desgaste.

Abstract: The protection of components operating under aggressive conditions involving wear and corrosion in various media at elevated temperatures is largely accomplished by the use of Cobalt superalloys coatings. Given the existing processing techniques, a promising performance has been associated with coatings obtained by Plasma Transferred Arc (PTA). The CoCrWC alloy system, from the Stellite family, still presents challenges in the processing due to the formation of different carbide fractions (hardening phase) during processing. The higher cooling rates, coupled with the dilution variation, require continuous study for each selected system of substratecoating, since they induce modifications in the formed in the microstructure and, consequently, in properties of the coatings. The objective of this work was to evaluate single beads of the Stellite # 6 alloy processed by PTA on a ductile cast Iron GGG40 substrate for four different deposition current levels of spheroidal 120, 150, 180 and 200 A. Subsequently, areas with 25 % overlap at current of 200 A were processed. The characterization of the coatings was performed by optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction and image analysis (Software Image JTM). The mechanical properties were evaluated from Rockwell C hardness and pin-on-disk wear tests. A greater amount of interdendritic carbides was observed in the microstructure of the coatings as the deposition current increased. These changes are related with the changing on the chemical composition of the alloy studied from the addition of Carbon, Iron and Silicon from the substrate. In addition, and contrary to the normal tendency observed for the processing on steels, it was observed that the increase of the dilution induces an increase of the hardness and a reduction in the wear mass loss coefficient. The production of coated areas with the low degree of overlap (25 %) showed high dilution, resulting in higher hardness and wear resistance for CoCrWC alloy coatings.