Avaliação do efeito de modificações superficiais a plasma no desempenho frente ao desgaste de um aço baixa liga: estudo da correlação entre profundidade de endurecimento e melhoria de desempenho

• Main Author: Sandra Goulart Santos
• Other Authors: Geralda Cristina Durães de Godoy
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2009
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8DVGWN

=== Attempting to improve the wear resistance of an AISI 4140 low alloy steel, two surface treatments were applied: plasma nitriding and PAPVD coating. Wear resistance against cavitation erosion and microabrasion of: AISI 4140 steel, 2 and 4 hours nitrided AISI 4140 steel, Cr-Al-N coated AISI 4140 steel and nitrided/Cr-Al-N coated AISI 4140 steel was investigated. Cavitation erosion tests were performed according to the ASTM G32-03 standard. Microabrasion tests were carried out using SiC abrasive slurry and load of 0,2 N. The systems were characterized by SEM, EDS, GDOES, XRD -2 and glancing angle configuration, 2D and 3D perfilometry, Rockwell C adhesion test, scratch test, Knoop microhardness and instrumented indentation hardness. Concerning to cavitation, Cr-Al-N coating deposition was effective to increase the incubation time, whereas the plasma nitriding was more effective to decrease the wear rate. The thicker was the coating, the longer was the incubation time, and the bigger was the nitriding time the lower was thecavitation erosion rate. From a technological point of view, the plasma nitriding process seemed to be more worth to promote an increase in the AISI 4140 cavitation erosion resistance, since it has reduced the mass loss in at least 6 times in comparison with the untreated steel. Concerning to microabrasion, plasma nitriding and Cr-Al-N coatingdeposition, alone, have not leaded to a significant increase in the wear resistance. However, when combined in the duplex systems, a decrease of 76% to 90% in the wear coefficient k was observed. The hardening depth was more important for the cavitation erosion process,whereas, for microabrasion the load carrying capacity of the nitrided layer was more significant. === Objetivando melhorar a resistência ao desgaste do aço ABNT 4140 foram utilizados dois tipos de tratamento de superfície: a nitretação a plasma e a deposição de filme por PAPVD. A resistência ao desgaste, por erosão cavitacional e microabrasão, dos sistemas: aço ABNT 4140, aço ABNT 4140 nitretado por 2 e 4 horas, aço ABNT 4140 recoberto com Cr-Al-N de 1 m e 2 m, e o aço ABNT 4140 nitretado e recoberto foram investigadas. Os testes de cavitação foram realizados de acordo com a norma ASTM G32-03. Os ensaios de microabrasão foram realizados utilizando suspensão abrasiva de SiC e força de 0,2N. Os sistemas foram caracterizados por MEV, EDS, GDOES, DRX configuração -2 e baixo ângulo, perfilometria 2D e 3D, teste de adesão Rockwell C, teste de risco, microdureza Knoop e dureza instrumentada. Considerando a cavitação, a deposição de filme de Cr-Al-N mostrou-se eficaz no aumento do tempo de incubação, enquanto a nitretação a plasma se mostrou mais efetiva na diminuição da taxa de desgaste. Quanto maior a espessura do filme maior foi o incremento no tempo de incubação e quanto maior o tempo de nitretação maior foi a diminuição da taxa de erosão, para as espessuras e tempos estudados. Do ponto de vista tecnológico, o processo de nitretação a plasma se mostrou mais interessante para promover uma melhoria na resistência à cavitação do aço ABNT 4140, uma vez que diminuiu a perda de massa em pelo menos 6 vezes quando comparado com o aço não tratado. Considerando a microabrasão, os processos de nitretação a plasma e a deposição do filme de Cr-Al-N, isoladamente, não levaram a uma melhoria significativa da resistência ao desgaste. No entanto, quando combinados nos sistemas dúplex, uma redução no coeficiente de desgaste k de 76 a 90% foi observada. A profundidade de endurecimento foi mais importante para o fenômeno de cavitação, enquanto que, para a microabrasão, a capacidade de suporte de carga da camada nitretada foi mais significativa.