Influência dos parâmetros de processamento por PTA e do substrato, na resistência ao desgaste de um revestimento a base de Ni

Abstract

Resumo: Na indústria petroquímica, Termoelétrica, naval, dentre outras, existe a necessidade crescente de substituir ou proteger componentes através de materiais que tenham desempenho superior, a fim de atender as mais exigentes condições de serviço. Dentre esses materiais, as Superligas à base de Ni são amplamente utilizadas devido às suas excelentes propriedades físicas e mecânicas e também porque podem ser empregadas como revestimentos. A liga à base de Ni, Colmonoy 6 é reconhecida por suas propriedades mecânicas superiores comparada com outras superligas à base de Ni, pela presença de dispersão de duros boretos e carbetos numa matriz tenaz de Ni. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito dos parâmetros de processamento sobre o desempenho ao desgaste por deslizamento abrasivo do revestimento da liga à base de Ni, a Colmonoy 6. A liga de Ni atomizada foi depositada pelo processo Plasma a Arco Transferido sobre dois substratos: aço carbono AISI 1020 e aço inoxidável AISI 304, com duas correntes, 130A e 170A e duas velocidades de avanço, 5 e 20cm/min. O processo escolhido para esta finalidade foi o Plasma Arco Transferido (PTA) devido suas vantagens em relação a outros processos de soldagem tais como: a estabilidade direcional e focal do arco, baixa diluição, baixa distorção e a superior qualidade do revestimento. Os revestimentos foram avaliados através da caracterização do acabamento superficial, da geometria dos cordões de solda, da microdureza Vickers, diluição, análise da microestrutura e resistência ao desgaste por deslizamento abrasivo. Os resultados demonstraram uma significativa influência dos parâmetros de processamento e da composição química do substrato na resistência ao desgaste por deslizamento abrasivo dos revestimentos da Colmonoy 6.Depósitos processados com a maior corrente, 170A, apresentaram maior perda de massa. Enquanto, aqueles processados com corrente de 130A e uma velocidade de 5cm/min resultaram em menor perda massa, associada com a microestrutura dos revestimentos que melhor preserva as características da liga atomizada depositada. Para os mesmos parâmetros de processamento, a utilização do substrato o AISI 304 apresentaram revestimentos com menor resistência ao desgaste. No entanto, a comparação entre revestimentos com o mesmo nível de dureza mostra que depósitos processados sobre o aço inox AISI 304 possuem um superior desempenho em relação aos exibidos por revestimentos processados sobre o aço carbono AISI 1020. Comportamento associado ao menor impacto do aço inoxidável sobre as propriedades da liga depositada.

Abstract: In Petrochemical, Thermo-power, Naval Industry, among others, there is a increasing need to replace or to protect components with materials that have a superior performance in order to attend the more demanding service conditions. Among these materials , Ni based Superalloys are widely used due to their excellent physical and mechanical properties and also since they can be used as coatings. The Ni based alloy, Colmonoy 6 is known for its superior mechanic properties compared to other Ni based superalloys, associated with the presence of a dispersion of hard borides and carbides in a tough Ni based matrix. This study aimed at evaluating the effect of processing parameters on the abrasive sliding wear performance of the Ni based alloy coating, Colmonoy 6. The atomized Ni alloy was deposited by the Plasma Transferred Arc process on two substrates: AISI 1020 carbon steel and AISI 304 stainless steel, using two currents, 130A and 170A and two scanning velocities, 5 and 20cm/min. Plasma Transferred Arc (PTA) process was selected due to its advantages over other welding process such as, directional and focal stability of the plasma arc, low dilution, low distortion and to the superior finishing quality of the coatings. The coatings characteristics were evaluated by superficial finishing characterization, geometry of the weld fillets, Vickers microhardness, dilution, microstructure analysis and abrasive sliding wear resistance. Results showed a significant influence of the processing parameters and of the substrate chemical composition on the abrasive sliding wear resistance of the Colmonoy 6 coatings. Deposits processed with the higher current, 170A, presented the higher mass loss. Whereas, those processed with current of 130A and a velocity of 5cm/min resulted in smaller mass losses, associated with the microstructure of the coatings that better preserved the characteristics of the deposited atomized alloy. Under the same processing conditions deposition on AISI 304 stainless steel substrates resulted in coatings with lower resistance to wear. However, the comparison between coatings with the same hardness showed that deposits processed on AISI 304 stainless steel exhibited a superior performance to that of coatings processed on AISI 1020 carbon steel. Behaviour associated with the lower impact of the stainless steel on the properties of the deposited Ni alloy.