Este trabalho apresenta uma análise das condições de soldagem sobre o desgaste abrasivo de um revestimento duro. O revestimento foi feito pela deposição metálica por arco submerso variando os parâmetros de soldagem e utilizando fluxos comerciais. Foram utilizados dois conjuntos de parâmetros de soldagem (conjunto 01 com velocidade de soldagem de 55 cm/min, extensão do eletrodo de 35,0 mm, tensão de 30V, corrente de 450A e o conjunto 02 com velocidade de soldagem de 50 cm/min, extensão do eletrodo de 25,5 mm, tensão do arco de 26V e corrente de 440A) e quatro fluxos comerciais (identificados como E, M, L e R) formando assim oito condições de soldagem. Foram feitas duas camadas com três cordões de solda cada sobre uma chapa base de aço SAE 1020. Corrente contínua com polaridade direta (CC-) foi utilizada em ambas condições. A resistência ao desgaste abrasivo a baixa-tensão foi avaliada pelo ensaio de desgaste do tipo Roda de borracha/areia seca conforme a norma ASTM G65-94. A análise microestrutural foi feita por microscopia óptica e a análise da região desgastada por microscopia eletrônica de varredura. A resistência ao desgaste abrasivo dos revestimentos do conjunto 01 foi superior em comparação com os revestimentos do conjunto 02, para todos os fluxos utilizados. Os fluxos E e R proporcionaram os melhores desempenho e a martensita de agulhas foi a microestrutura com a qual foram obtidos os melhores resultados de desgaste abrasivo a baixa-tensão neste estudo realizado. / This work presents an analysis of the welding conditions and its effects in the abrasive wear of hardfacings. The hardfacings were obtained by submerged arc surfacing. The welding variables were changed and the commercials fluxes were used. Two groups of welding variables were used (group 01: a traveI speed of 55 cm/min, an electrode extension of 35,0 mm, a voltage of 30V and an amperage of 450A; group 02: a traveI speed of 50 cm/min, an electrode extension of 25,0 mm, a voltage of 26V and an amperage of 440A) and four commercials fluxes (E, M, L e R designated) establishing eight welding conditions. Double-Iayered ot three beads were deposited (applied) on a SAE 1020 base metal plate. Direct current electrode negative polarity (CC-) were used in both groups of welding. The low stress abrasion resistance evaluation was carried out by dry sand/rubber wheel apparatus according to the ASTM G65-94. The microstructural analysis were done by optical microscopy and the worn surface analysis were done by scanning electronic microscopy. The abrasion resistance of the group 01 was superior as compared to the group 02, independent of the fluxe was used. The fluxes E and R presented the best results and the befter abrasion resistant microstructure was lath martensite.

O presente trabalho apresenta a análise da resistência ao desgaste abrasivo de um revestimento duro e do aço SAE 5160. O revestimento foi obtido pela deposição de uma liga ferrosa através de processo de soldagem \"TIG\" sobre um aço ABNT 1020. Aliga foi desenvolvida com a utilização de CR e Nb como elementos formadores de carbonetos, proporcionando uma microestrutura constituída, no estado bruto de fusão, de uma rede de carbonetos (Cr, Fe)7C3 interdendríticos e NbC dispersos em uma matriz austenítica. Corpos de prova revestidos foram submetidos a tratamentos térmicos de normalização, têmpera, sub-zero e revenido, visando a obtenção de diferentes microestruturas na matriz, enquanto que o aço SAE 5160 foi temperado e revenido de acordo com o procedimento utilizado na confecção de ferramentas agrícolas com este material. A resistência ao desgaste do revestimento foi superior à do aço SAE 5160 nos dois tipos de ensaios de abrasão realizados, sendo os melhores desempenhos apresentados pelo revestimento temperado no ensaio realizado com equipamento do tipo pino sobre lixa e pelo revestimento temperado e revenido no ensaio do tipo roda de borracha/areia seca. A identificação dos mecanismos de remoção de material predominantes nos ensaios abrasivos foi possibilitada pela observação das superfícies desgastadas dos corpos de prova através de microscopia eletrônica de varredura. / The present work presents an analysis of the abrasive wear resistance of a hardfacing and of the SAE 5160 steel. The hardfacing was obtained by the deposition of a iron based alloy through \"TIG\" welding on a ABNT 1020 steel. This alloy was developed with the use of Cr and Nb as carbide forming elements , resulting in a microstructure formed by a carbide net of M7C3 interdendritic in a austenitic matrix. The hardfacing samples suffered heat treatment of normalizing, hardening, tempering and subzero, viewing the achievement of differents microstructure, while the SAE 5160 steel suffered hardening and tempering according to the production process used in the agricutural tool manufacturing. The wear resistance of the hardfacing overcame the SAE 5160 steel in both types of abrasion wear tests, and the best performances were presented by hardening hardfacing in the pin wear test and by the tempering hardfacing in the rubber wheel/dry sand test. The identification of the material removal mechanisms in the abrasive tests was made by the observation of the worn surfaces of the samples through the scanning eletronic microscopy.

Este trabalho apresenta uma análise das condições de soldagem sobre o desgaste abrasivo de um revestimento duro. O revestimento foi feito pela deposição metálica por arco submerso variando os parâmetros de soldagem e utilizando fluxos comerciais. Foram utilizados dois conjuntos de parâmetros de soldagem (conjunto 01 com velocidade de soldagem de 55 cm/min, extensão do eletrodo de 35,0 mm, tensão de 30V, corrente de 450A e o conjunto 02 com velocidade de soldagem de 50 cm/min, extensão do eletrodo de 25,5 mm, tensão do arco de 26V e corrente de 440A) e quatro fluxos comerciais (identificados como E, M, L e R) formando assim oito condições de soldagem. Foram feitas duas camadas com três cordões de solda cada sobre uma chapa base de aço SAE 1020. Corrente contínua com polaridade direta (CC-) foi utilizada em ambas condições. A resistência ao desgaste abrasivo a baixa-tensão foi avaliada pelo ensaio de desgaste do tipo Roda de borracha/areia seca conforme a norma ASTM G65-94. A análise microestrutural foi feita por microscopia óptica e a análise da região desgastada por microscopia eletrônica de varredura. A resistência ao desgaste abrasivo dos revestimentos do conjunto 01 foi superior em comparação com os revestimentos do conjunto 02, para todos os fluxos utilizados. Os fluxos E e R proporcionaram os melhores desempenho e a martensita de agulhas foi a microestrutura com a qual foram obtidos os melhores resultados de desgaste abrasivo a baixa-tensão neste estudo realizado. / This work presents an analysis of the welding conditions and its effects in the abrasive wear of hardfacings. The hardfacings were obtained by submerged arc surfacing. The welding variables were changed and the commercials fluxes were used. Two groups of welding variables were used (group 01: a traveI speed of 55 cm/min, an electrode extension of 35,0 mm, a voltage of 30V and an amperage of 450A; group 02: a traveI speed of 50 cm/min, an electrode extension of 25,0 mm, a voltage of 26V and an amperage of 440A) and four commercials fluxes (E, M, L e R designated) establishing eight welding conditions. Double-Iayered ot three beads were deposited (applied) on a SAE 1020 base metal plate. Direct current electrode negative polarity (CC-) were used in both groups of welding. The low stress abrasion resistance evaluation was carried out by dry sand/rubber wheel apparatus according to the ASTM G65-94. The microstructural analysis were done by optical microscopy and the worn surface analysis were done by scanning electronic microscopy. The abrasion resistance of the group 01 was superior as compared to the group 02, independent of the fluxe was used. The fluxes E and R presented the best results and the befter abrasion resistant microstructure was lath martensite.

Orientador: Juno Gallego / Resumo: Setores industriais, como o sucroalcooleiro e a mineração, sofrem com a grande perda de eficiência ou até a parada de seus equipamentos causada pelo desgaste abrasivo. Para que essas paradas sejam reduzidas utiliza-se de técnicas para aumentar a vida útil das peças como revestimentos duros. Os revestimentos mais comuns empregados nesses reparos são compostos de altos teores de cromo e carbono aplicados por soldagem. O presente trabalho foi analisado o comportamento ao desgaste de metal de solda endurecido por carbonetos de titânio, formados a partir de uma mistura de cavacos das ligas ASTM F67 e ASTM F136 após solda pelo processo de soldagem ao arco tungstênio em atmosfera gasosa, SATG (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW) em uma base de aço ASTM A36. A resistência ao desgaste foi avaliada por ensaios de microabrasão, nos quais foi empregado um microabrasômetro de esfera fixa (ISO 26424). Houve uma massiva formação de carbonetos de titânio (TiC) na matriz ferrosa, reforçada pela presença de carbonetos finos. O coeficiente de desgaste para um baixo carregamento apresentou um crescimento constante enquanto para uma alta carga e distância de deslizamento apresentou um patamar de estabilização, sendo o melhor resultado apresentado pelo cordão solda ASTM F 136 de alta energia. / Mestre

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O presente trabalho apresenta a análise da resistência ao desgaste abrasivo de um revestimento duro e do aço SAE 5160. O revestimento foi obtido pela deposição de uma liga ferrosa através de processo de soldagem \"TIG\" sobre um aço ABNT 1020. Aliga foi desenvolvida com a utilização de CR e Nb como elementos formadores de carbonetos, proporcionando uma microestrutura constituída, no estado bruto de fusão, de uma rede de carbonetos (Cr, Fe)7C3 interdendríticos e NbC dispersos em uma matriz austenítica. Corpos de prova revestidos foram submetidos a tratamentos térmicos de normalização, têmpera, sub-zero e revenido, visando a obtenção de diferentes microestruturas na matriz, enquanto que o aço SAE 5160 foi temperado e revenido de acordo com o procedimento utilizado na confecção de ferramentas agrícolas com este material. A resistência ao desgaste do revestimento foi superior à do aço SAE 5160 nos dois tipos de ensaios de abrasão realizados, sendo os melhores desempenhos apresentados pelo revestimento temperado no ensaio realizado com equipamento do tipo pino sobre lixa e pelo revestimento temperado e revenido no ensaio do tipo roda de borracha/areia seca. A identificação dos mecanismos de remoção de material predominantes nos ensaios abrasivos foi possibilitada pela observação das superfícies desgastadas dos corpos de prova através de microscopia eletrônica de varredura. / The present work presents an analysis of the abrasive wear resistance of a hardfacing and of the SAE 5160 steel. The hardfacing was obtained by the deposition of a iron based alloy through \"TIG\" welding on a ABNT 1020 steel. This alloy was developed with the use of Cr and Nb as carbide forming elements , resulting in a microstructure formed by a carbide net of M7C3 interdendritic in a austenitic matrix. The hardfacing samples suffered heat treatment of normalizing, hardening, tempering and subzero, viewing the achievement of differents microstructure, while the SAE 5160 steel suffered hardening and tempering according to the production process used in the agricutural tool manufacturing. The wear resistance of the hardfacing overcame the SAE 5160 steel in both types of abrasion wear tests, and the best performances were presented by hardening hardfacing in the pin wear test and by the tempering hardfacing in the rubber wheel/dry sand test. The identification of the material removal mechanisms in the abrasive tests was made by the observation of the worn surfaces of the samples through the scanning eletronic microscopy.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de tratamentos térmicos e de ensaios de abrasão, em uma liga de ferro fundido branco alto cromo contendo nióbio, obtida por fundição. Os tratamentos térmicos de têmpera foram efetuados nas temperaturas de 950, 1000, 1050 e 1100ºC e o meio de resfriamento utilizado foi o ar soprado. Os tratamentos de revenidos foram efetuados nas temperaturas de 450, 500 e 550ºC. A liga no estado termicamente tratado foi comparada, nos ensaios de abrasão, com ligas comerciais utilizadas como revestimento duro por soldagem em peças desgastadas. Os ensaios de abrasão do tipo pino sobre lixa. Adicionalmente, também foram efetuados estudos de caracterização microestrutural para a identificação das diferentes fases presentes nas ligas. De maneira geral, a liga estudada apresentou as melhores taxas de desgaste para os tratamentos térmicos que resultaram em maiores durezas e o seu desempenho foi superior ao das ligas comerciais. / This work presents the heat treatments and abrasion tests results of a wnite cast iron with niobium alloy. The hardening heat treatment were made from 950, 1000, 1050 and 1100°C temperatures cooled by forced air. The tempering treatment were made at 450, 500 and 550°C temperatures. The heat treating alloy were compared, in the abrasive tests, with commercial alloys used as hardfacing by welding process in wear pieces. The abrasion tests was realized in pin on disk test. Additional tests were carried out for microstructural characterization to identify the differents phases presents in the alloys. In a general way, the alloy studied showed the best wear rate for the heat treatments that resulted in higher hardness. Its performance was superior than that of the commercial alloys.

Este trabalho inova a aplicação de revestimentos duros usando o processo de soldagem SATG (Soldagem ao Arco Tungstênio com Atmosfera Gasosa) utilizando ligas, em forma de pó, incorporadas diretamente à poça de solda. Devido à boa resistência ao desgaste, utilizou-se a liga Stellite 6, no substrato SAE 1020. Dados de microdureza Vickers, taxa de deposição, diluição, análise micrográfica e desgaste foram comparados com resultados do PAT-P (Plasma por Arco Transferido-Pó) e permitiram avaliar a técnica proposta. Os resultados mostraram um revestimento pelo processo SATG-pó livre de poros, sem oxidação na superfície e diluição superior, ao processo PAT-P. Porém, o consumo de gás foi menor, devido à redução da vazão do gás de arraste e da não utilização de gás plasma. A análise microestrutural evidenciou uma microestrutura similar, para ambos os processos, mas o processo PAT-P apresentou uma microestrutura mais refinada. Obteve-se, pelo processo SATG-pó semi-automático, microdurezas entre 400 e 500 HV e uma taxa de diluição de 5%, próximas aos valores do processo PAT-P. Quanto ao desgaste, observaram-se valores também bem próximos para os três processos. / This work innovates the application of hardfacing by using the welding process GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) using alloys in the powder form and directly embedded in the weld pool. Due to the good wear resistance it was used Stellite 6 alloy for hardfacing the substrate SAE 1020. Vickers hardness data, deposition rate, dilution, micrographic analysis and wear results were compared with the PTA-P (Plasma Transferred Arc-Powder) in order to evaluate the proposed technique. The results showed a coating produced by the process GTAW-powder free of pores, without surface oxidation and higher dilution in comparison with the PTA-P process. However, gas consumption was lower due to reduced flow of the carrier gas and as it was not used as plasma gas. Microstructural analysis showed a similar microstructure for both processes, but the PTA-P process presented a more refined microstructure. It was obtained, by the semi-automatic GTAW-powder process, micro hardness between 400 and 500HV and rate dilution of 5%, values close to the PTA-P process. As for the wear it was observed values very close too, for the three process.

Este trabalho inova a aplicação de revestimentos duros usando o processo de soldagem SATG (Soldagem ao Arco Tungstênio com Atmosfera Gasosa) utilizando ligas, em forma de pó, incorporadas diretamente à poça de solda. Devido à boa resistência ao desgaste, utilizou-se a liga Stellite 6, no substrato SAE 1020. Dados de microdureza Vickers, taxa de deposição, diluição, análise micrográfica e desgaste foram comparados com resultados do PAT-P (Plasma por Arco Transferido-Pó) e permitiram avaliar a técnica proposta. Os resultados mostraram um revestimento pelo processo SATG-pó livre de poros, sem oxidação na superfície e diluição superior, ao processo PAT-P. Porém, o consumo de gás foi menor, devido à redução da vazão do gás de arraste e da não utilização de gás plasma. A análise microestrutural evidenciou uma microestrutura similar, para ambos os processos, mas o processo PAT-P apresentou uma microestrutura mais refinada. Obteve-se, pelo processo SATG-pó semi-automático, microdurezas entre 400 e 500 HV e uma taxa de diluição de 5%, próximas aos valores do processo PAT-P. Quanto ao desgaste, observaram-se valores também bem próximos para os três processos. / This work innovates the application of hardfacing by using the welding process GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) using alloys in the powder form and directly embedded in the weld pool. Due to the good wear resistance it was used Stellite 6 alloy for hardfacing the substrate SAE 1020. Vickers hardness data, deposition rate, dilution, micrographic analysis and wear results were compared with the PTA-P (Plasma Transferred Arc-Powder) in order to evaluate the proposed technique. The results showed a coating produced by the process GTAW-powder free of pores, without surface oxidation and higher dilution in comparison with the PTA-P process. However, gas consumption was lower due to reduced flow of the carrier gas and as it was not used as plasma gas. Microstructural analysis showed a similar microstructure for both processes, but the PTA-P process presented a more refined microstructure. It was obtained, by the semi-automatic GTAW-powder process, micro hardness between 400 and 500HV and rate dilution of 5%, values close to the PTA-P process. As for the wear it was observed values very close too, for the three process.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de tratamentos térmicos e de ensaios de abrasão, em uma liga de ferro fundido branco alto cromo contendo nióbio, obtida por fundição. Os tratamentos térmicos de têmpera foram efetuados nas temperaturas de 950, 1000, 1050 e 1100ºC e o meio de resfriamento utilizado foi o ar soprado. Os tratamentos de revenidos foram efetuados nas temperaturas de 450, 500 e 550ºC. A liga no estado termicamente tratado foi comparada, nos ensaios de abrasão, com ligas comerciais utilizadas como revestimento duro por soldagem em peças desgastadas. Os ensaios de abrasão do tipo pino sobre lixa. Adicionalmente, também foram efetuados estudos de caracterização microestrutural para a identificação das diferentes fases presentes nas ligas. De maneira geral, a liga estudada apresentou as melhores taxas de desgaste para os tratamentos térmicos que resultaram em maiores durezas e o seu desempenho foi superior ao das ligas comerciais. / This work presents the heat treatments and abrasion tests results of a wnite cast iron with niobium alloy. The hardening heat treatment were made from 950, 1000, 1050 and 1100°C temperatures cooled by forced air. The tempering treatment were made at 450, 500 and 550°C temperatures. The heat treating alloy were compared, in the abrasive tests, with commercial alloys used as hardfacing by welding process in wear pieces. The abrasion tests was realized in pin on disk test. Additional tests were carried out for microstructural characterization to identify the differents phases presents in the alloys. In a general way, the alloy studied showed the best wear rate for the heat treatments that resulted in higher hardness. Its performance was superior than that of the commercial alloys.