Aços inoxidáveis austeníticos são materiais amplamente utilizados em sistemas que exigem elevadas resistências à oxidação e à corrosão. No entanto, quando em contato com outras superfícies, esses materiais possuem elevado coeficiente de atrito e baixa resistências ao desgaste. Uma alternativa para melhorar suas propriedades tribológicas é a utilização de lubrificantes sólidos adicionados em suas composições pela técnica de metalurgia do pó (M/P). Materiais como itria e boro têm se mostrado eficazes em melhorar as propriedades mecânicas e tribológicas de ligas Fe-Cr-Ni-Mo. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da adição de boro e de itria na microestrutura e nas propriedades tribológicas de aços inoxidáveis austeníticos Fe-Cr-Ni-Mo obtidas por M/P. Foram preparadas amostras de 316L por M/P em quatro condições diferentes. Duas amostras, uma sem aditivo e outra com 0,6% p de boro adicionado à composição do 316L, foram processadas a pressão de compactação de 800 MPa e temperatura de sinterização de 1240°C. Além dessas, duas amostras, uma sem aditivo e outra com 1,0% p de itria adicionada à composição do 316L, foram processadas a pressão de compactação de 400 MPa e temperatura de sinterização de 1280°C. Determinou-se a composição química por espectrometria de emissão óptica, a microdureza Vickers, a microestrutura por MEV e EDS, o comportamento tribológico por ensaio de deslizamento alternado (coeficiente de atrito e coeficiente de desgaste específico) e por MEV e EDS (mecanismos de desgaste). Os resultados mostraram que a adição de boro aumenta significativamente a resistência ao desgaste dos materiais, devido à melhor densificação e à formação de fases duras (como boretos ricos em cromo e molibdênio) na sinterização. A adição de itria, mesmo com o aumento da dureza, diminui a resistência ao desgaste, pois dificultou a densificação devido a sua baixa interação com a matriz austenítica do material. O coeficiente de atrito se manteve em 0,8 para todos os materiais, o que indica que os aditivos não o influenciam e não atuam como lubrificantes sólidos. Os mecanismos de desgaste observados nas superfícies dos materiais desgastado foram os mecanismos por adesão e por reação triboquímica. / Austenitic stainless steel materials are widely used in systems that require high
oxidation resistance and corrosion resistance. However, in contact with other surfaces,
these materials show a high coefficient of friction and a low wear resistance. An
alternative to improve their tribological properties is the use of solid lubricants added in
their composition by the powder metallurgy technique (P/M). Materials such as yttria
and boron have shown an effective role in improving the mechanical and tribological
properties of Fe-Cr-Ni-Mo alloys. In this context, this study aims evaluating the effect of
boron and yttria additions on the microstructure and tribological properties of austenitic
stainless steels Fe-Cr-Ni-Mo obtained by P/M. Samples were prepared with 0.6 wt%
boron and 1wt% yttria, using compaction pressures of 400 MPa and 800 MPa, sintering
temperature 1240°C and 1280°C, in argon atmosphere. The materials were
characterized by chemical analysis (optical emission spectrometry), Vickers hardness
and microstructural analysis (SEM and EDS). The coefficient of friction and the wear rate
of the materials were obtained by means of reciprocating sliding tests. The wear
mechanisms were evaluated by SEM and EDS. The results showed that the boron
addition significantly increases the wear resistance of the material, due to the improved
densification and the formation of hard phases (such as chromium-rich borides and
molybdenum-rich borides) during sintering. However, even though with the increased
hardness, the yttria addition decreases the wear resistance, due to the not favouring of
the densification and the low interaction of yttria particles with the austenitic matrix.
The coefficient of friction for all materials was about 0.8, i.e., and it was not influenced
by the presence of additives in the composition. The predominant mechanisms on the
worn surfaces of the materials were the adhesive wear and the tribochemical reaction
wear (wear by particles oxidation).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/1336 |
| Date | 31 May 2016 |
| Creators | Serafini, Francisco Lanferdini |
| Contributors | Rodrigues, Daniel, Ornaghi Júnior, Heitor Luiz, Viecelli, Alexandre, Farias, Maria Cristina More |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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