Microestrutura e propriedades de revestimentos da liga CoCrMoSi (Tribaloy T400) sobre aço liga SAE 4140

Abstract

Resumo: Aços de baixa liga são muito utilizados em componentes de engenharia que requerem elevada tenacidade. Estes componentes, muitas vezes, estão sujeitos a desgaste ou atuam em meios corrosivos a elevadas temperaturas. Uma alternativa muito promissora para melhorar o desempenho destes componentes é o revestimento obtido através do processo de Plasma com arco transferido (PTA) utilizando a superliga de Cobalto CoCrMoSi. Este trabalho teve como objetivo avaliar o revestimento da liga Tribaloy T400 processados por PTA, sobre um substrato de aço SAE 4140. Para variar o nível de interação com o substrato foram processados cordões únicos com diferentes intensidades de corrente: 120, 150, 180, 200 A. Também foram produzidas áreas com diferentes graus de sobreposição (25 e 50 %) para analisar a influência deste parâmetro nas características finais do revestimento. Os depósitos (cordões únicos e múltiplos) foram caracterizados através de sua geometria e seu grau de interação com o substrato. A análise microestrutural foi feita através de microscopia ótica e eletrônica de varredura e a difração de raios X foi utilizada para a identificação das fases presentes. As propriedades mecânicas e tribológicas foram avaliadas através de ensaios de dureza e desgaste tipo pino sobre disco. O aumento da intensidade de corrente de 120 A para 200 A resultou no aumento da diluição, que variou de 5,2 a 29,3 %. Para os cordões únicos, o aumento da corrente de deposição não alterou as fases formadas, porém as proporções sofreram alteração, passando de uma microestrutura hipereutética (120 e 150 A) para hipoeutética (200 A). Para os revestimentos com sobreposição de 25 %, observouse uma microestrutura hipoeutética. Com o aumento do grau de sobreposição para 50 %, observou-se a formação de uma microestrutura hipereutética. A dureza foi influenciada pela microestrutura formada, apresentando valores variando de 56,3 a 48,5 HRC para os cordões únicos, decrescendo à medida que a corrente de deposição aumentou. O desgaste apresentou correlação direta com a microestrutura sendo que nos cordões únicos onde as fases de Laves (primaria e eutética) estavam presentes em maiores proporções, o desgaste foi menor (valor mínimo de 198 ?g/m para 120 A). Os revestimentos com grau de sobreposição de 25 % apresentaram dureza menor (51 HRC) e maior taxa de desgaste (392 ?g/m) que os revestimentos produzidos com grau de sobreposição maior 50 %, onde a presença da fase de Laves primária a partir do terceiro cordão fez com que a dureza aumentasse (58 HRC) induzindo à diminuição nos valores de perda de massa (até 256 ?g/m). Palavras-chave: Liga CoCrMoSi. Revestimentos Soldados. Microestrutura. Dureza. Tribaloy T400.

Abstract: Low alloy steels are usually utilized in engineering components in wich tenacity is the main factor. However, these components are often subject to degradation mechanisms due to high temperature and corrosive environments. One promising solution is to protect these componentes with a CoCrMoSi Cobalt superalloy coating by Plasma Transafer Arc (PTA) process. This work aims to evaluate Tribaloy T400 alloy processed by PTA on SAE 4140 substrate. In order to vary the interaction level with the substrate, single beads with different current intensities (120 A, 150 A, 180 A and 200 A) were processed. Moreover, 25 % and a 50 % overlap areas were produced to analyze the influence of this parameter on coating features. The deposits (single and multiple beads) were characterized by their geometry and their degree of interaction with the substrate. The microstructural analysis was performed using optical and electronic microscopy scanning and X-Ray diffraction phase identification. The mechanical and tribological properties were assessed by means of Rockwell hardness and pin-on-disk wear tests. The increase of current intensity resulted in an increase of dilution, from 5.2 % to 29.3 %. For the single beads, the increase in deposition current did not alter the formed phases, but their proportions changing microstructure from a hypereutectic (120 A and 150 A) to hipoeutectic one (200 A). For 25 % overlap condition, there was noticed an hipoeutectic microstructure. With the increase in the overlap to 50 %, an hypereutectic microstructure developed. For simple beads, the hardness was influenced by the formed microstructure, with values ranged from 56.3 to 48.5 HRC, decreasing as current deposition increased. In the case that the Laves phases, primary and eutectic, were larger, the wear rate was lower (minimum value of 198 g/m for 120 A), showing a direct correlation between wear and microstructure for single beads. Coatings with 25 % overlap degree presented lower hardness (51 HRC) and higher rate of wear (329 g/m). By increasing the overlap degree to 50 %, the presence of Laves phase, starting from the third strand, caused an increase in hardness to 58 HRC leading to a decrease in weight loss (up to 256 g/m). Keywords: CoCrMoSi Alloy. Welded coatings. Microstructure. Toughness. Tribaloy T400.