pibic/cnpq desgaste do aÇo inoxidÁvel austenÍtico aisi
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PIBIC/CNPq DESGASTE DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO AISI 316L SINTERIZADO COM ADIÇÕES DE ÍTRIA E TRATAMENTOS
SUPERFICIAIS ASSISTIDOS POR PLASMA Jéverson de Castilhos, Maria Cristina Moré Farias (Orientador (a))
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Este projeto tem como objetivo o estudo do desgaste abrasivo do aço inoxidável austenítico 316L sinterizado, sem e com adição de ítria (Y2O3) e nitretado a plasma.
Amostras de aço inoxidável austenítico 316L sinterizado, sem ítria (316L) e com 1% em massa de ítria (316L+Y2O3), foram nitretadas a plasma a 450oC, em mistura gasosa de 3N2:1H2, por 2, 4, 6 e 10 h.
Os aços inoxidáveis ocupam na indústria um papel crucial no que diz respeito a resistência a corrosão, resistência mecânica a quente, trabalhabilidade e soldabilidade. Estudos recentes têm comprovado que a adição de elementos de terras raras e seus óxidos melhoram ainda mais o desempenho desses materiais. Além disso, a nitretação a plasma vem ganhando espaço no tratamento desses aços pois, como resultado, formam-se camadas superficiais que aumentam a dureza, resistência ao desgaste, à fadiga e à corrosão.
Agradecimentos
Figura 3 – “Caloteste”. Estrutura do equipamento utilizado nos ensaios de desgaste.
Célula de Carga
Bomba Peristáltica
Circuito Amplificador de Sinal de Célula
de Carga
Agitador Magnético
Suspensão Abrasiva
Amostra
Eixo Motor
Ensaio de desgaste com suspensão abrasiva de diamante.
Ensaio de desgaste com suspensão abrasiva de carboneto de silício.
Os tempos de 2 h e 4 h de nitretação foram os que apresentaram o menor coeficiente de desgaste, para as amostras sem e com Y2O3. Esse coeficiente foi menor que o das amostras não nitretadas. O tempo de 10 h elevou o coeficiente de desgaste das amostras e mais ainda da amostra sem Y2O3. De modo geral, a presença de Y2O3 nas amostras reduziu o coeficiente de desgaste.
O tempo de 4 h se mostrou o mais favorável na resistência ao desgaste, sendo mais significativo com a adição de Y2O3 no 316L. O coeficiente de desgaste para 10 h foi diferente com a suspensão abrasiva de SiC, ficando abaixo do tempo de 6 h. O coeficiente de desgaste das amostras ensaiadas com SiC foi maior que o das ensaiadas com diamante. Isso pode estar relacionado com a dureza do abrasivo.
NRLF
bK
64
4
24
2
22
BR
RrnL
Figura 1 – Reator de Nitretação a Plasma.
Figura 2 – Amostra ionizada pelos gases.
O coeficiente de desgaste (K) das amostras foi obtido usando a equação onde: b: diâmetro da cratera de desgaste; R: raio da esfera de aço temperado; L: distância de deslizamento; FN: força normal aplicada; L é obtida usando a equação onde: r: raio de giro do eixo que sustenta a esfera sobre a amostra (r=6,35 mm); n: número de voltas do eixo que sustenta a amostra; B: largura da depressão do eixo que sustenta a amostra (B=8,00 mm).
Posteriormente, as amostras foram submetidas a ensaios de desgaste abrasivo do tipo “esfera rotativa livre” (equipamento Calotest da CSM Instruments) com suspensões abrasivas de diamante (concentração de 1,0 g de diamante para 100 ml de H2O deionizada) e de carboneto de silício (concentração de 37,5 g de SiC e 50,0 ml de H2O deionizada). Os tempos para as 7 calotas produzidas durante o desgaste em cada amostra foram de 60, 90, 120, 150, 180, 210 e 240 s. Em seguida, as calotas foram medidas utilizando microscópio óptico (Aigo – GE5) e software Huaqi Digital Lab GE5.
0 2 4 6 8 10
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Co
efic
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(10-1
2 m2 .N
-1)
Tempo de Nitretação (h)
316L + Y2O3
316L
0 2 4 6 8 10
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
Coef
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esga
ste
(10-1
2 m2 .N
-1)
Tempo de Nitretação (h)
316L+Y2O
3
316L