MUDANÇA DAS PROPRIEDADES TENACIDADE À FRATURA E DUREZA DEVIDO A FUSÃO DE RECOBRIMENTOS DE

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1 MUDANÇA DAS PROPRIEDADES TENACIDADE À FRATURA E DUREZA DEVIDO A FUSÃO DE RECOBRIMENTOS DE 50%(WC-Co)+50%(NiCrFeSiBC) PROCESSADOS POR HVOF Rafael.D.Mancosu, Cristina Godoy, Marília.M.Lima Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Universidade Federal de Minas Gerais Rua Espírito Santo, n 35, Centro, Belo Horizonte MG - Brasil Resumo Este trabalho investigou a influência da fusão nas propriedades de tenacidade e de dureza em um recobrimento Como Depositado, constituído da mistura de duas ligas, WC-Co (wídia) e NiCrFeSiBC e produzido pelo processo de aspersão térmica HVOF. A determinação da tenacidade foi realizada através do método de penetração Vickers e utilizou-se uma abordagem estatística de regressão linear segmentada na busca de identificação de regimes distintos de propagação de trincas sob cargas diferentes. Os valores de tenacidade do conjugado Como Depositado não diferenciaram de um conjugado constituído de apenas WC-Co e atribuiu-se este resultado à observação de um caminho preferencial da trinca através unicamente do constituinte wídia. Por outro lado, no sistema Fundido a microestrutura apresentou apenas um constituinte com diferentes fases cristalinas e neste caso a liga NiCrFeSiBC foi uma barreira efetiva na propagação da trinca, aumentando em muito a tenacidade do conjugado. A maior dureza encontrada para o "Fundido" foi atribuída a uma maior cristalinidade observada e à mudança microestrutural produzida. Palavras Chave: tenacidade, dureza, recobrimentos, fusão. Abstract This work investigated the influence of the fusing in the properties of toughness and hardness in a coating "as deposited", produced for the process of thermal aspersion HVOF, constituted of the mixture of two alloys, WC-Co (cemented carbide) and NiCrFeSiBC. The determination of the toughness was carried through the method of Vickers penetration and used a piecewise linear regression analysis in the aim to identification regimes of propagation of crack under different loads. The values of toughness of the conjugated one " As Deposited " had not differentiated of one conjugated constituted of only WC-Co and attributed this result to the CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25801

2 comment of a foreground path of crack through solely " the wídia " constituent. On the other hand, in "the casting" system the microstructure presented only one constituent with different crystalline phases and in this in case that the NiCrFeSiBC alloy were a barrier accomplishes in the propagation of crack, magnifying in very the toughness of the conjugated one. The biggest hardness found for the "casting one" was attributed to a bigger observed crystallization and to the produced microstructural change. 1 - Introdução Para aplicações onde se exige resistência ao desgaste e resistência à corrosão, simultaneamente, a mistura de ligas com propriedades específicas para cada solicitação é uma alternativa. Ligas de WC-Co têm sido utilizadas em recobrimentos desenvolvidos para aplicações onde se deseja alta resistência ao desgaste. Isto se deve principalmente à sua alta dureza associada a uma boa tenacidade. Por outro lado, ligas a base de NiCr apresentam boa resistência à corrosão e à oxidação. A mistura desses dois constituintes amplia a faixa de aplicação de ambos, mas um estudo de quanto a dureza do cermet será comprometida pela introdução da liga NiCr, de quanto a tenacidade e a resistência à corrosão e oxidação serão modificadas na mistura, é fundamental na garantia de uso do mesmo. Este trabalho buscou avaliar as propriedades finais deste conjugado, com um recobrimento resultado da mistura de duas ligas, propondo também a fusão do recobrimento como possibilidade de melhor misturar as propriedades. 2 - Revisão Bibliográfica 2.1- Tenacidade A tenacidade à fratura pode ser considerada como um dos parâmetros mais importantes para a previsão do comportamento mecânico de recobrimentos. Quando cargas pontuais são aplicadas através de indentadores, campos elástico-plásticos de tensões são desenvolvidos e podem produzir trincas. As trincas desenvolvidas são descritas por dois estágios, nucleação e propagação. As diferentes trincas que se propagam são de três tipos, mediana, radial e lateral. Estas trincas se combinam para formar o perfil de trinca em função da geometria. Este perfil pode ser do tipo mediana ("Half-Penny") ou do tipo radial (Palmqvist). As trincas Palmqvist são trincas radiais rasas na superfície estendendo-se para fora das quinas de indentação. Palmqvist iniciou a idéia de determinar a tenacidade de carbetos cementados utilizando a soma dos comprimentos das trincas nas quatro quinas de indentação e, CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25802

3 posteriormente, Exner (1) definiu um parâmetro de resistência à propagação da trinca (W), baseado na relação linear entre carga de indentação (P) e o comprimento médio da trinca radial (a). Em estudos de cermet WC-Co, Shetty et al (2) estabeleceram a equação (1): K c =β(hw) 1/2 (1) onde β=8,89x10-2 é função da geometria do indentador e da razão de Poisson; H é a dureza e K c é a tenacidade. A equação (1) pode ser formulada como a equação (2): K c =[ βh 1/2 (P-P 0 ) 1/2 ]/(4a 1/2 ) (2) onde P 0 é a carga crítica para a formação da trinca. A relação entre c, comprimento total da trinca, e a carga P pode ser escrita como a equação (3): c=[(p-p 0 /4W)+(P/2H) 1/2 ] para P>P 0 (3) A tenacidade "Half-Penny (mediana) se baseia na formação de uma trinca superficial carregada centralmente e observa-se, experimentalmente, uma relação entre comprimento da trinca e carga como mostrado na equação (4): c=kp 2/3 (4) onde k é uma constante (função do módulo de Young, da dureza, da geometria do indentador e da tenacidade à fratura). Um gráfico de ln(c) versus ln(p), neste modelo, fornece uma reta de inclinação 2/3. Diversos autores (3,4,5,6) desenvolveram modelos para determinar a tenacidade à fratura por indentação a partir de trincas "Half-Penny". Em geral esses modelos assumem formulação do tipo da equação (5). K c =0,016(E/H) 1/2 (P/c 3/2 ) (5) onde, K c é a tenacidade à fratura, E é o módulo de elasticidade, H é a dureza média do recobrimento determinada com uma carga insuficiente para produzir trinca, e c é o comprimento de trinca Half-Penny (c=a+d/2). Estes modelos são em geral propostos para a condição (7) que, se c (tamanho da trinca) é maior do que 1,5d, sendo d a média das diagonais de uma indentação Vickers, aplica-se as equações referentes as trincas do tipo Half-Penny. Por outro lado, se c é menor do que 1,5d, aplica-se as equações do tipo Palmqvist. Desta forma, os valores de tenacidade à fratura, determinados pelo método de indentação, dependem do tipo de trinca formada. Em geral os autores, que utilizam esta técnica para determinar a tenacidade à fratura, optam por um desses modelos. Neste trabalho ambos os modelos serão utilizados para descrição de um conjunto de pontos de c (tamanho da trinca) versus P (carga) Estatística aplicada CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25803

4 Esta regressão foi utilizada para se determinar o ponto onde há mudança de regime de trinca, ou seja, o ponto onde as duas retas possuem inclinações diferentes, para o sistema conjugado "Como Depositado". A figura (1), mostra um esquema gráfico deste modelo, onde β 0 e β 1 são, respectivamente, o intercepto e a inclinação da primeira reta do modelo estatístico, correspondendo ao regime Palmqvist; β 2 corresponde ao ponto de quebra, ou seja, ponto acima do qual o regime "Half-Penny" passa a predominar; 2/3 se refere à inclinação da reta que descreve o regime "Half-Penny"; k é o intercepto da reta que descreve o regime "Half- Penny". Este ajuste tem por princípio fixar a inclinação de 2/3 no gráfico de ln(c) versus ln(p), que é a inclinação indicada para a trinca ser do regime "Half-Penny". Fixado este valor, o software STATISTICA ajusta um ponto de quebra, ou seja, determina o ponto para a qual tem-se esta inclinação e a partir daí o regime é o Half-Penny. O modelo de regressão segmentada contínua proposto está mostrado na equação (6): lnc= β 0 + β 1 lnp+{[(2/3)- β 1 ].(lnp- β 2 ).(lnp> β 2 )} (6) Uma regressão segmentada descontínua foi realizada para o sistema "Fundido", onde um parâmetro β 3 indica o salto na região de descontinuidade entre as duas retas. O modelo de regressão segmentada descontínua proposto é mostrado na equação (7): lnc= β 0 + β 1 lnp+{ β 3.(lnP- β 2 ) 0 +[(2/3)- β 1 ].(lnp- β 2 )}.(lnp> β 2 ) (7) lnc β 0 Palmqvist β 1 Half Penny 2/3 β 2 lnp k Figura 1: Esquema Gráfico de Regressão Segmentada Contínua 3 Procedimento Experimental O aço usado como substrato foi o aço AISI Os corpos de prova foram limpos com acetona e jateados com óxido de alumínio para atingirem uma rugosidade adequada para a deposição do recobrimento. Os parâmetros de aspersão térmica, usados neste trabalho, foram fornecidos pelo fabricante do pó e do equipamento de HVOF (Metco). Estes parâmetros estão mostrados na tabela 1. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25804

5 Tabela 1: Parâmetros de deposição utilizados no processo de recobrimento. Gás Fluxo (FMR) Pressão (psi) Oxigênio Propano Nitrogênio Distância de Deposição=200mm. Taxa de Deposição=38g/min. Fluxo de Gás de Arraste=70FMR. Pressão do Gás de Arraste=125psi. Pressão do Ar de Vibração=20psi. Obs.: FMR é a unidade de fluxo fornecida pelo equipamento. Para o recobrimento foi usado o equipamento Diamond Jet (DJ) e um torno mecânico que girava a uma velocidade constante de 50RPM, onde foram fixadas as amostras que foram recobertas. Todas as amostras foram produzidas numa única corrida para minimizar ao máximo a influência das corridas. Esta corrida teve 6 passes de 0,5cm, varrendo assim, toda a extensão da amostra. Para cada passe foi usado um tempo de 15 segundos, fazendo assim um recobrimento bastante espesso. No total este processo foi efetuado 8 vezes. Deste modo produziram-se as amostras "Como Depositada". Para a obtenção das amostras "Fundida" fez-se uma fusão com chama oxi-acetilênica de algumas das amostras depositadas anteriormente. Por ser um procedimento manual, esta etapa do trabalho requer um cuidado muito especial e necessita de um soldador experiente para não danificar o recobrimento e fazê-lo ficar uniformemente distribuído na superfície, sem ondas nem bolhas, que são provocadas por uma fusão localizada. Após o recobrimento fez-se uma preparação metalográfica visando a preparação da superfície para os testes de microdureza e de tenacidade. Para a caracterização estrutural, tanto do pó quanto dos revestimentos, fez-se estudos de fases presentes e verificação de mudanças de fases cristalinas e amorfas após a fusão. Para este estudo utilizou-se a técnica de difração de raios-x, com o equipamento PW1710. A faixa de ângulo utilizada ficou entre 30 0 e O pó e os recobrimentos também foram analisados no microscópio eletrônico de varredura (MEV) utilizando-se o equipamento ME-JSM-5410 da JEOL. Fez-se o teste de microdureza após a preparação das amostras, tanto para o sistema "Como Depositado" quanto para o sistema "Fundido". Para este teste usou-se um indentador piramidal Vickers. O microdurômetro utilizado foi o TESTER FM da FUTURE-TECH..Foram feitos 5 testes para cada carga do equipamento e para ambos os sistemas conjugados, as cargas utilizadas foram 100, 200, 300, 500 e 1000gf. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25805

6 Mediram-se as espessuras dos dois sistemas conjugados usando um software de tratamento de imagens chamado Image-Pro Plus. Para os testes de indentação utilizou-se um indentador piramidal Vickers e as indentações foram realizadas rigorosamente no centro da espessura dos recobrimentos observando-se o paralelismo de uma das diagonais à interface. Realizaram-se para cada carga que produziu trincas, 5 indentações. Estas cargas foram de 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 e 60Kgf. O durômetro utilizado foi da marca LEITZ. Após a realização das indentações nos dois sistemas conjugados mediram-se as trincas no software Image-Pro Plus e calculou-se o comprimento total das trincas. Para o sistema Como Depositado usou-se c CD =(d h +d v /4)+(a d +a e /2 e para o sistema Fundido usou-se c F =(d h +d v /4)+(a d +a e +a i +a s /4); onde d h é o tamanho da diagonal paralela à interface; d v é o tamanho da diagonal perpendicular à interface; a d é o comprimento da trinca à direita da indentação; a e é o comprimento da trinca à esquerda da indentação; a i é o comprimento da trinca inferior à indentação; a s é o comprimento da trinca superior à indentação; c CD é o comprimento total da trinca no sistema "Como Depositado" e c F é o comprimento total da trinca no sistema "Fundido". Esta diferença no cálculo do comprimento total da trinca é devido ao fato de que no sistema "Como Depositado" só ocorrem trincas na direção paralela à interface e no sistema "Fundido" ocorrem trincas nas quatro quinas de indentação. Para determinação da tenacidade Palmqvist, mediu-se o comprimento médio das trincas radiais (a) e construiu-se um gráfico de (a) versus (P). Através deste gráfico determinou-se a inclinação (K) e o intercepto (b). De posse destes dois parâmetros determinou-se o parâmetro de resistência à propagação da trinca (W=0,25/K) e a carga inicial de formação das trincas (P 0 =-b/k). Obtidos os valores de W, P 0 e H (dureza média) determinou-se o comprimento total da trinca através da equação (3): Em seguida construiu um gráfico de (c) versus (P) junto com os dados experimentais para examinar se existia um bom ajuste do modelo com estes dados experimentais e, então, determinou-se a tenacidade à fratura Palmqvist através da equação (1). Determinou-se a tenacidade à fratura "Half-Penny", para cada carga, através da equação (5), supondo o módulo de Young E=150GPa. O valor da tenacidade é a média dos K c 's obtidos para cada carga. 4 - Resultados CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25806

7 Após o jateamento das chapas de aço que compõem o substrato mediu-se a rugosidade com um rugosímetro portátil. O valor da rugosidade encontrada para o substrato foi de R a =(3,6±0,5) µm. Para comparar se existia diferença entre os valores das duas médias de espessura entre o sistema Como Depositado e o sistema Fundido fez-se o teste de hipótese estatístico e utilizou-se o software estatístico MINITAB para fazer estes cálculos. Determinou-se o valor de (1068,0±77,3)µm para o sistema Como Depositado e para o sistema Fundido obteve-se o valor de (1071,0±131,4)µm. A análise estatística realizada indicou que as médias das espessuras são iguais. Este resultado já era esperado e apenas confirmou a suposição de que o recobrimento não muda a espessura apenas por sofrer uma fusão por chama. Os difratogramas do pó, do sistema "Como Depositado" e do sistema "Fundido" indicaram a presença das fases mostradas na tabela 2. No difratograma do recobrimento "Como Depositado" aparecem indicações fortes de fase amorfa entre 38 e 54 e entre 72 e 80. Esta fase amorfa surge devido ao resfriamento rápido, próprio do processo de aspersão térmica. No difratograma do recobrimento "Fundido" houve o desaparecimento da fase amorfa apresentada no sistema "Como Depositado" e os picos de difração exibem uma intensidade muito maior se comparados com os dois difratogramas anteriores. O sistema Fundido apresenta uma maior quantidade da fase WC, que é desejável do ponto de vista tribológico, e uma diminuição da fase W 2 C, que é uma fase indesejável por causa da sua alta fragilidade. Tabela 2 Fases presentes nos difratogramas do pó, do recobrimento Como Depositado e do recobrimento Fundido. Pó "Como Depositado" "Fundido" Ni (CFC) Ni (CFC) Ni (CFC) Co Co Co WC WC WC W 2 C ---- W 2 C Co 3 W 3 C Co 3 W 3 C ---- Co 6 W 6 C Co 6 W 6 C Cr 23 C 6 Cr 23 C Cr 7 C 3 Cr 7 C Cr 2 O 3 Cr 2 O NiO NiO Não foi encontrada em nenhum difratograma uma fase rica em cromo. O cromo está em solução sólida na fase rica em níquel e como carbonetos. Calculou-se o parâmetro de rede do Ni, para os três difratogramas, através de uma regressão linear fazendo sen 2 θ=1. A tabela 3 CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25807

8 mostra as equações de regressão para os três difratogramas e o valor do parâmetro de rede encontrado para cada uma delas. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25808

9 Tabela 3: Equações de regressão e parâmetros de rede para o pó e para os dois sistemas conjugados. Equação de Regressão a (nm) Ni puro ,3040 (8) Pó a=0,3537-0,0025sen 2 θ 0,3512 "Como Depositado" a=0,3534-0,0008sen 2 θ 0,3526 "Fundido" a=0,3538+0,0002sen 2 θ 0,3540 Nota-se que o parâmetro de rede do Ni foi aumentando do pó para o recobrimento "Como Depositado" e depois para o "Fundido", isto se deve provavelmente ao aumento da quantidade de cromo dissolvido na fase rica em Ni e à dissolução de outros elementos de liga tal como o cobalto. As microestruturas dos recobrimentos estudados estão indicadas na figura 2-a e 2-b. As análises de composição realizadas no MEV indicaram as seguintes conclusões: 1- O pó é formado por dois constituintes: um rico em WC-Co (85,99%W; 14,11%C) e outro rico em NiCr (70,99%Ni; 17,79%Cr; 4,64%Fé; 6,58%Si). 2-O sistema Como Depositado, apresentou uma estrutura tipicamente lamelar, apresentando uma microestrutura duplex, formada de dois principais constituintes bem distintos um do outro: WC-Co e NiCr. As regiões escuras da fotomicrografia (figura 2-b) são ricas em Ni e Cr (45,65%Ni; 11,70%Cr) e as cinzas claras em WC-Co (63,97%W; 33,49%Co). 3-O sistema "Fundido" não apresenta mais a estrutura lamelar típica do processo de aspersão térmica. Após passar a chama as partículas que correspondem às lamelas são fundidas e o recobrimento fica mais denso e menos poroso. De uma estrutura duplex presente no recobrimento Como Depositado a microestrutura evoluiu para um único constituinte que pode ser descrito como uma matriz rica em Ni (69,43%) e incrustada de carbonetos ricos em tungstênio. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25809

10 Quina de Indentação Trinca a b Figura 2 a)recobrimento Como Depositado, b)recobrimento Fundido. Após serem medidas as diagonais das indentações e posteriormente feitos os cálculos de microdureza fez-se, também, um teste de hipótese para comparar se existe diferença entre as duas médias de microdureza. Foi obtido para o sistema Como Depositado um valor igual a (6,17±0.69)GPa e para o sistema Fundido igual a (9,25±1.07)GPa. Concluiu-se, através deste teste que existe diferença significativa entre as duas médias de microdureza, sendo que para o sistema Fundido" ela é maior. Esta diferença pode ser causada por vários motivos. Da análise de difratometria, conclui-se que o conjugado "Fundido" apresentou maior cristalinidade e não apresentou dois constituintes distintos, diferentemente do sistema "Como Depositado". Além disso, a matriz Ni enriqueceu de Co e fases ricas em Cr surgiram. Estes valores de microdureza estão abaixo dos valores para a wídia, que é, em média, de 12GPa (9). Observando-se as fotomicrografias (figura 2a) nota-se que para o sistema "Como Depositado" as trincas contornam o constituinte NiCr e propagam-se somente através do constituinte wídia. Além disso, o aparecimento destas trincas foi notado apenas na direção paralela à interface por causa da estrutura lamelar do recobrimento. No sistema "Fundido" não existe estrutura lamelar e as trincas propagam nas quatro direções das quinas de indentação. Além disso, devido a estrutura de um único constituinte, as trincas propagam-se através de todas as fases presentes, sem escolha preferencial de uma delas, como observado no sistema Como Depositado. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25810

11 Para o sistema "Como Depositado" a regressão segmentada contínua realizada de ln(c) versus ln(p), para a determinação do ponto de mudança de regime, está indicada na figura 3-a. Para o sistema "Fundido" o modelo utilizado foi o de regressão segmentada descontínua e a figura 3-b mostra o ajuste estatístico. 7, ,5 5,8 5,6 5,4 lnc 6 5,5 lnc 5,2 5 4,8 5 4,6 4,4 4,5 4 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 lnp 4,2 4 4,5 4,7 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5 lnp a. b Figura 3,a) Ajuste Estatístico da Regressão Segmentada Contínua Como Depositado, b) Ajuste Estatístico da Regressão Segmentada Descontínua Fundido. Os resultados da análise (saída do STATISTICA) estão na tabela 4. Tabela 4 Resultados das análises de regressão segmentado contínua e descontínua. Contínua Descontínua R 0,929 0,974 β 0 1,378 2,443 β 1 0,852 0,477 β 2 5,503 5,637 β ,099 Nesta tabela R é o parâmetro de ajuste de regressão; os β's são os parâmetros das equações de regressão e β 2 e β3 são os valores de mudança de regime de trinca. Os resultados indicam um ponto de quebra de 5,50 em ln(p) para o sistema "Como Depositado", assim as quatro primeiras cargas estão no regime Palmqvist e as quatro últimas no regime "Half-Penny". Para o sistema "Fundido" o ponto de quebra é de 5,63. Isto divide as três primeiras cargas para o regime Palmqvist e as quatro últimas para o "Half-Penny". Fez-se um gráfico de (a) versus (P), para os dois sistemas conjugados e determinou-se a partir dele a inclinação da reta (K) e o ponto onde ela corta o eixo de (a). A partir destes valores CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25811

12 determinou-se o parâmetro de propagação da trinca Palmqvist W e também P 0. Estes valores estão na tabela 5. Tabela 5: Parâmetros para determinação da tenacidade Palmqvist. "Como Depositado" "Fundido" K (µm/n) 1,4753 0,102 b (µm) -40,312 17,85 W (N/m) 1,69X10 5 2,08X10 6 P 0 (N) 27,32-164,48 R 2 0,9544 0,9984 K C [MPa(m) 1/2 ] (2,9±0,4) (12,3±0,9) Após o cálculo do comprimento total da trinca para cada carga calculou-se a tenacidade à fratura "Half-Penny", para cada carga utilizando-se a equação (5). A média é, então, o valor da tenacidade à fratura "Half-Penny". Os valores encontrados foram de K c =(2,2±0,3) MPa(m) 1/2 para o sistema "Como Depositado" e de K c =(7,1±0,7)MPa(m) 1/2 para o sistema "Fundido" Discussão Nota-se que o valor da tenacidade à fratura "Half-Penny" é menor que a Palmqvist, para os dois sistemas. Este resultado se deve provavelmente ao modo distinto de propagação das trincas levando a modos distintos de carregamento. Co)+(NiCrFeSiBC)/aço) e resultados determinados anteriormente. Tabela 6 Resumo dos resultados de tenacidade. (WC-Co) + (NiCr) WC-Co (9) HVOF WC-Co Sinterizado (10) Kc Palmqvist MPa(m) 1/2 W (N/m) Kc Half-Penny MPa(m) 1/2 Dureza (GPa) A tabela 6 reúne os resultados determinados neste trabalho (Conjugado (WC- Como 2,9 1,69x10 5 2,2 6,17 Depositado Fundido 12,3 20,08x10 5 7,1 9,26 Como 3,6 0,77x10 5 0,47 10,70 Depositado Tratado à 7,5 1,55x10 5 0,63 5, C WC- 9,3 6,4x ,33 7,6%Co WC- 9,9 7,8x ,93 10,1%Co CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25812

13 Os valores de tenacidade à fratura são maiores para o recobrimento (WC-Co)+(NiCrFeSiBC) "Fundido" (Palmqvist e Half-Penny ) são os maiores valores apresentados, incluindo o cermet sinterizado WC-Co. Este resultado nos parece bastante relevante em se tratando de desenvolvimento de materiais para uso tribológico. Outro resultado relevante é que a tenacidade Palmqvist encontrada para o recobrimento (WC- Co)+(NiCrFeSiBC) "Como Depositado" não diferiu em muito de valores determinados anteriormente (9) para o recobrimento constituído de apenas wídia (WC-Co). A introdução da liga de NiCr no recobrimento de wídia não modificou significativamente a tenacidade do recobrimento, isto provavelmente se deveu ao fato observado que o constituinte wídia foi o que serviu como caminho para a propagação das trincas. Para a tenacidade Half-Penny o modo de propagação do tipo pop in talvez tenha determinado uma tenacidade independente da microestrutura apresentada pelo conjugado "Como Depositado". A alta tenacidade à fratura Palmqvist e "Half-Penny" encontrada no conjugado Fundido (WC-Co)+(NiCrFeSiBC), pode ser atribuída a mudança severa na microestrutura com a fusão do recobrimento. Neste caso a trinca se propagou através dos constituintes wídia e NiCr, justificando a introdução desta liga para o aumento da tenacidade. Além disso, a fusão do recobrimento aumentou também a dureza. Este fato, aumento de tenacidade e dureza simultaneamente, contraria a princípio, observações metalúrgicas empíricas, onde se sabe que estas duas propriedades são inversamente correlacionadas. Mais uma razão para considerarmos este resultado bastante relevante nos estudos de desenvolvimento de recobrimentos. 5 - Conclusões 1- A fusão do recobrimento (WC-Co)+(NiCrFeSiBC) produziu um conjugado com maior dureza e isto foi atribuído à promoção da cristalinidade do recobrimento produzindo fases ricas em Cr; 2- A fusão do recobrimento (WC-Co)+(NiCrFeSiBC) produziu um conjugado com maior tenacidade à fratura, que foi atribuído à produção de uma microestrutura constituída de uma matriz metálica endurecida com a presença de carbonetos de tungstênio e de cromo, servindo como barreira efetiva na propagação das trincas. A microestrutura do sistema "Como Depositado" apresentou dois constituintes (wídia e liga de NiCr) o que permitiu que a trinca se propagasse preferencialmente através do constituinte mais frágil (wídia); CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25813

14 3- Os resultados indicam que o sistema conjugado "Fundido" (WC-Co)+(NiCrFeSiBC), entre os sistemas estudados, é o mais indicado para recobrimentos onde se exijam altos valores de dureza e de tenacidade. 6 Agradecimentos Agradecemos ao pesquisador Dr. José Roberto Tavares Branco, pela concessão do Laboratório de Spray Térmico para a produção dos recobrimentos. Agradecemos também ao CNPq pela bolsa de Mestrado concedida a Rafael Drumond Mancosu. 7 - Referências 1 EXNER,H.E., "The Influence of Sample Preparation on Palmqvist's Method for Toughness Testing of Cemented Carbides". Transaction of Metallurgical Society of Aime, V.245, p , SHETTY,D.K., WRIGHT,I.G., MINCER,P.N., "Indentation Fracture of WC-Co Cermets", Journal of Materials Science, Vol.20, p , LAWN,R., MARSHALL.D.B., "Hardness, Toughness and Britleness: An Indentation Analysis", Journal of the American Ceramic Society, Vol.62, N 7-8, p , COLM,I.J.M.C., "Cracked Indents-Friend or Foe?", Ceramic Hardness, Editora Plenum Press: London, Cap.5 5 LAWN.,WILSHAW,R., "Indentation Fracture: Principles and Applications", Journal of Materials Science, Vol.10, p , LAWN,B.R., EVANS,A.G., MARSHALL,D.B., "Elastic/Plastic Indentation Damage in Ceramics: The Median/RadialCrack System", Journal of the American Ceramic Society, Vol.63, N 9-10, p , NIIHARA,K., MORENA,R., HASSELMAN,D.H. Journal American Ceramics Society, vol. 65, LADEIRA,L.W.A. Conjugados Duplex de WC-Co/NiCrAl ou NiCr, processados por aspersão térmica, para aplicações em meios corrosivos e/ou desgaste. Belo Horizonte: UFMG, 2000, 147p. Tese (Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) - Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25814

15 9 RODRIGUES,C.G. "Tenacidade por Indentação de Conjugados processado por HVOF". Belo Horizonte: UFMG, 1998, 104p. Tese (Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Minas) - Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, SHETTY,D.K., WRIGHT,I.G., MINCER,P.N., Indentation Fracture of WC-Co Cermets, Journal of Materials Science, Vol.20, p , CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 25815