Microestrutura e propriedades de revestimentos de liga CoCrMoSi (Tribaloy T400) obtidos por plasma com arco transferido

Orientador : Prof. Dr. Adriano ScheidDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 12/12/2014Inclui referênciasResumo: Ligas de Cobalto CoCrMoSi são largamente usadas para a proteção de componentes que operam em condições agressivas de desgaste, corrosão em diversos meios e elevadas temperaturas. Desempenho promissor tem sido relatado para o processamento de revestimentos pela técnica de plasma com arco transferido (PTA). A liga CoCrMoSi Tribaloy T400 apresenta composição hipereutética e ainda apresenta desafios durante o processamento devido à presença de fases frágeis de Laves. A interação com o substrato a ser revestido (diluição), altera a composição dos revestimentos, demandando investigação. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar revestimentos da liga Tribaloy T400 processados por PTA sobre um substrato de aço inoxidável AISI 316L utilizando três diferentes níveis de corrente de deposição: 120, 150 e 180A. Adicionalmente, um estudo da sobreposição de cordões foi realizado visando o revestimento de áreas. A avaliação inicial envolveu a geometria dos cordões e a diluição e, posteriormente, os revestimentos foram caracterizados por microscopia ótica e eletrônica de varredura, difração de raios X e dureza Vickers. O efeito das condições de processamento sobre o desempenho foi avaliado a partir de ensaios de desgaste. Cordões únicos apresentaram diluição entre 18 e 38 %. Os depósitos processados com 120 A apresentaram microestrutura eutética lamelar, com fase Laves e solução sólida em Cobalto. O aumento da corrente para 150A e 180A, levou à solidificação hipoeutética, com estrutura dendrítica de solução sólida de Cobalto e interdendrítico lamelar eutético. A dureza foi fortemente influenciada pela microestrutura desenvolvida, mostrando valores entre 702 e 526 HV0,5, decrescentes à medida que a corrente de deposição aumentou. Para cordões únicos, a taxa de perda de massa em desgaste e o coeficiente de atrito foram se elevando à medida que a diluição aumentou e a dureza foi reduzida. A sobreposição de cordões alterou significativamente a diluição com o substrato. Os revestimentos hipoeutéticos obtidos para cordões únicos depositados com corrente de 180 A apresentaram microestrutura eutética lamelar quando processados com 25 % de sobreposição. Já para 50 % de sobreposição, observou-se uma microestrutura hipereutética composta de fase primária de Laves em uma estrutura eutética lamelar, levando ao aumento da dureza. O desempenho em desgaste apresentou dependência direta com a microestrutura, ou seja, com a fração de fase Laves. Menor taxa de perda de massa em desgaste abrasivo por deslizamento foi obtido para estruturas com maior dureza, eutéticas e hipereutéticas, obtidas pela sobreposição de cordões. Palavras-chave: Liga CoCrMoSi. Plasma com arco transferido. Diluição. Microestrutura. Ensaios de desgaste.Abstract: Cobalt-based CoCrMoSi alloys are largely applied for components protection, which operate under aggressive environments involving wear, corrosion in different media and high temperatures. Better performance has been reported for alloys processed as coatings by plasma transferred arc (PTA). CoCrMoSi Tribaloy T400 alloy is a hypereutectic alloy and presents challenge for processing due to the presence of brittle Laves phase in the microstructure. The interaction with substrate (dilution) change the chemical composition of coatings, demanding research. So, the main objective of this work was to evaluate Tribaloy T400 coatings by PTA on AISI 316L stainless steel substrate utilizing three different main deposition current: 120, 150 e 180 A. Furthermore, overlapping was studied for processing coated areas. First evaluation was performed by track geometry and dilution then, coatings were characterized by scanning electron and optical microscopy, X ray diffraction analysis and Vickers hardness profiles. The effect of processing condition on performance was carried out by wear tests. Single track coatings presented dilution ranging from 18 to 38 %. Single track coatings with 120 A deposition current showed lamellar eutectic microstructure with Cobalt solid solution and Laves phase. Increasing deposition current to 150 and 180 A, leaded to the development of a hypoeutectic microstructure, composed by Cobalt solid solution dendrites and interdendrictic lamellar eutectic. Hardness was deeply influenced by microstructure, ranging from 702 to 526 HV0,5 and decreasing as deposition current increased. Single track coatings showed wear mass loss rate and friction coefficient increase for higher dilution and lower hardness. The track overlapping changed significantly interaction with the substrate. The hypoeutectic coatings obtained for single track deposits processed with 180 A deposition current showed lamellar eutectic microstructure for 25 % track overlapping. Otherwise, for 50 % track overlapping, a hypereutectic microstructure composed by primary Laves phase in lamellar eutectic developed, inducing hardness increase. Wear performance showed microstructure dependence on Laves fraction. Lower wear rate was measured for higher hardness, observed on eutectic or hypereutectic coatings microstructure. Keywords: CoCrMoSi alloy. Plasma transferred arc. Dilution. Microstructure. Wear test