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TRANSIÇÕES NO REGIME DE DESGASTE POR DESLIZAMENTO DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO AISI 316L PROCESSADO A PLASMA: UM ESTUDO DA SEÇÃO TRANSVERSAL
Dimas de Andrade Pacheco
Orientadora:Cristina Godoy
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• Objetivo • Introdução • Metologia • Resultados
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Objetivo • Estudar o regime de desgaste do aço inoxidável
austenítico AISI 316L sem tratamento e processado a plasma pelos tratamentos de nitretação, cementação e sequencial (cementação mais nitretação) através da análise microestrutural da seção transversal da trilha de desgaste
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Engenharia de Superfície • Atividade multidisciplinar que se propõe a desenvolver
modificações nas propriedades das superfícies de componentes de engenharia, de forma a melhorar sua aplicabilidade e seu desempenho (DAVIS, 2001)
Tribologia • Campo da ciência e tecnologia que trata das superfícies
de contato em movimento relativo, desta forma, lida com fenômenos relativos ao atrito e ao desgaste
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Aços Inoxidáveis
• Excelente resistência a corrosão
• Boa ductilidade • Boa tenacidade • Boa estampabilidade • Boa soldabilidade
• Baixa dureza e resistência mecânica
• Pobres características tribológicas
• Não são passíveis a tratamento térmico de endurecimento
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Processamento a Plasma • Tratamentos de superfície permitem melhorar as
propriedades tribológicas, mantendo a resistência a corrosão
• Processo de endurecimento superficial • Efeito da temperatura associado a ação cinética de íons
acelerados contra o substrato
Esquema do processo de nitretação a plasma. (Disponivel em: http://www.ifi.unicamp.br/~alvarez/Plasma-LIITS)
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Atrito no Deslizamento • Resistência ao movimento relativo entre dois corpos em
contato • Não é unicamente um fenômeno superficial • Depende:
• Interação entre as superfícies • Propriedades dos materiais em contato • Natureza das superfícies • Velocidade de deslizamento • Carga aplicada • Ação de lubrificantes (presença de óxidos)
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Atrito no Deslizamento
Curva típica do coeficiente de atrito x tempo ou coeficiente de atrito x distância em metais (CZICHOS, 1992)
§ remoção da camada superficial
§ aumento da adesão
• máxima adesão • deformação das
asperezas • um crescimento no
número de partículas residuais
• camada superficial protetora triboquímica
• decréscimo nos processos de sulcamento e deformação de asperezas.
• estado estacionário interfacial das condições tribológicas
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Mecanismos de Desgaste
Desenho esquemático dos quatro modos representativos de desgaste (KATO, 2001).
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Regime de Desgaste
• Desgaste Moderado
• Desgaste Severo
• Transição moderado para severo
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Sistemas de Estudo • Barra rendonda cortada e usinada
• Ensaios de desgaste pino sobre disco • Esferas de WC/Co com diâmetro de 6mm • Força normal de 15N • Velocidade tangencial de 0,2m/s, rotação de 382rpm • Distância percorrida de 1200m • Raio da trilha de 3 mm • Temperatura ambiente entre 18 e 20°C
DUARTE, 2014
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Sistemas de Estudo • Preparação Amostras
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Sistemas de Estudo
Aço Inoxidável Austenícico AISI
316L
Sistema Cementado 475ºC – 3h
Sistema Nitretado
450ºC – 5h
Sistema Sequencial
N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h
DUARTE, 2014
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Aço Inoxidável Austenícico AISI
316L
Sistema Cementado 475ºC – 3h
Sistema Nitretado
450ºC – 5h
Sistema Sequencial
N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h
DUARTE, 2014
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Aço Inoxidável Austenícico AISI
316L
Sistema Cementado 475ºC – 3h
Sistema Nitretado
450ºC – 5h
Sistema Sequencial
N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h
DUARTE, 2014
11,51µm
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Aço Inoxidável Austenícico AISI
316L
Sistema Cementado 475ºC – 3h
Sistema Nitretado
450ºC – 5h
Sistema Sequencial
N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h
2,44µm
DUARTE, 2014
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Aço Inoxidável Austenícico AISI
316L
Sistema Cementado 475ºC – 3h
Sistema Nitretado
450ºC – 5h
Sistema Sequencial
N: 475ºC – 3h C: 450ºC – 5h
1,95 µm
9,41 µm
DUARTE, 2014
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Aço Inoxidável AISI 316L
DUARTE, 2014
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Aço Inoxidável AISI 316L
DUARTE, 2014
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Sistema Nitretado
DUARTE, 2014
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Sistema Nitretado
DUARTE, 2014
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Sistema Nitretado
DUARTE, 2014
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DUARTE, 2014
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Sistema Cementado
DUARTE, 2014
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Sistema Cementado
DUARTE, 2014
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Sistema Cementado
DUARTE, 2014
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DUARTE, 2014
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Sistema Sequencial
DUARTE, 2014
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Sistema Sequencial
DUARTE, 2014
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Sistema Sequencial
DUARTE, 2014
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Sistema Sequencial
DUARTE, 2014
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DUARTE, 2014
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AISI 316L Nitretado Cementado Sequencial Camada MEV (μm) 2,44 11,51 1,95 + 9,41 Perfilometria (μm) 1200m: 418,0 25m: 5,6 50m: 5,0 50m: 9,6
50m: 42,9 100m: 7,7 250m: 12,7 200m: 99,7 450m: 9,8 500m: 19,0 1200m: 405,5 1200m: 325,5 1200m: 29,3
GDOES (% peso) -‐ qualitaQvo
25m: 15%N 50m: 0,45%C 50m: 2,5%N e 1,2%C 100m: 0,4%C 250m: 1,3%C e N>1% 450m: 0,4%C 500m: 0,9%C 1200m: 0,3%C
Curva de desgaste coef. 0,7; pouco ruído coef. cresce 0,5 a 0,7 coef. Entre 0,55 a 0,7 coef. cresce 0,5 a 0,7 35m: queda coef. 0,55 100m: queda coef. 0,5 35m: queda coef. 0,6 coef. 0,7; ruído maior que aço até 450m: crescimento gradual
coef. até 0,7 até 250m: crecimento 0,5 a 0,7 decrescimento 0,7 a 0,6
coef. 0,7; alto ruído coef. 0,6; pouco ruído coef. 0,6-‐0,7; muito ruído
Trilha MEV 1200m: pouco óxido espalhado e sem conQnuidade
25m: pouco óxido bem disperso 50m: pouco óxido bem disperso 50m: pouco óxido bem disperso
50m: óxido concentrado em alguma regiões
100m: faixas conanuas de óxido 250m: pouco óxido bem disperso
200m: óxido concentrado em alguma regiões
450m: faixas conanuas de óxido; menos que 100m
500m: grande quanQdade de óxido aglomerado
1200m: pouco óxido espalhado e sem conQnuidade
1200m: pouco óxido espalhado; conQnuidade nas bordas da trilha
1200m: diminuição do óxido com relação a 500m
ParQculas de desgaste 1200m: tamanho variado; maioria grande
25m: parQculas pequenas 50m: parQculas pequenas 50m: parQculas pequenas; poucas de tamanho maior
50m: parQculas pequenas; poucas de tamanho maior
100m: tamanho variado; parQculado bem grosseiro
250m: tamanho variado;maioria pequena
200m: tamanho variado; maioria grande
450m: tamanho variado; algum parQculado grosseiro
500m: tamanho variado; parQculado bem grosseiro
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Aço sem tratamento
Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x MEV – trilha de desgaste
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Sistema Nitretado – 25m
25m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x
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Sistema Nitratado – 1200m
1200 m (50x – MEV BEI)
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Sistema Cementado – 450m
450m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x
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Sistema Cementado – 1200m
1200 m (100x – MEV BEI)
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Sistema Sequencial – 50m
50m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x
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Sistema Sequencial – 500m
500m (100x – MEV BEI) Debris de desgaste 300x Debris de desgaste 1000x
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Sistema Sequencial – 1200m
1200 m (100x – MEV BEI)