Análise da formação da fase S e do desempenho tribológico da liga Co30Cr19Fe após tratamentos térmicos, mecânicos e carbonitretação a plasma em gaiola catódica

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Vicente, Izandro de Sena
• Orientador(a): Franco Júnior, Adonias Ribeiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Vitória
• Palavras-chave em Português: Engenharia de materiais; Proteção catódica; Ligas (Metalurgia); Nitretação; Cobalto
• Link de acesso: https://repositorio.ifes.edu.br/handle/123456789/7033

RESUMO: Superligas à base de cobalto são amplamente utilizadas em aplicações industriais que demandam alta resistência mecânica e à corrosão, especialmente em ambientes de alta temperatura. Neste estudo, investigou-se a liga Co30Cr19Fe submetida a tratamentos térmicos, mecânicos e termoquímicos, com o objetivo de avaliar a formação da camada de fase S e seu impacto no comportamento tribológico em microabrasão. Para isso, a liga foi tratada termicamente por recozimento pleno (1200°C por 12 h, seguido de resfriamento ao forno), solubilização (1200°C por 12 h, seguida de resfriamento em água) e envelhecimento (850°C por 4,5 h). Além disso, foram realizadas laminações a frio com 20% de redução e recristalizações a 1200°C por 1 h. O tratamento termoquímico de carbonitretação a plasma foi realizado a 400°C por 9 h e a 420°C por 10 h. A caracterização microestrutural revelou que a liga fundida apresenta uma estrutura com grãos grosseiros e as fases α (CFC) e ε (HC), sendo que, após os tratamentos térmicos e mecânicos, houve refinamento dos grãos e aumento da fração da fase HC. Em todas as condições carbonitretadas, formou-se uma camada dupla de fase S, composta por uma subcamada enriquecida em nitrogênio (SN) e outra em carbono (SC), com espessuras variando entre 4,08 e 10,00 µm. A dureza superficial das amostras carbonitretadas variou entre 601 e 1382 HV0,01, demonstrando um aumento significativo em relação às amostras sem tratamento termoquímico. Ensaios de microabrasão foram conduzidos utilizando abrasivos de SiO₂, Al₂O₃ e SiC, com uma carga de 0,3 N e rotação de 20 rpm. A análise tribológica indicou que a resistência ao desgaste das amostras carbonitretadas foi superior às das não tratadas, sendo que a formação da fase S desempenhou um papel fundamental na redução do coeficiente de desgaste. O principal micromecanismo de desgaste identificado foi a abrasão a dois corpos (riscamento), com presença de abrasão a três corpos (rolamento) em algumas condições. Esses resultados confirmam a eficácia da carbonitretação a plasma como um método de melhoria das propriedades tribológicas da superliga Co30Cr19Fe, ampliando seu potencial de aplicação em componentes sujeitos a desgaste severo.