Avaliação do comportamento mecânico e tribológico através de ensaios de esclerometria retilínea de superligas de cobalto
| Ano de defesa: | 2016 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Espírito Santo
BR Mestrado em Engenharia Mecânica Centro Tecnológico UFES Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/9817 |
Resumo: | Cobalt base superalloys are used in many industrial applications due to its characteristic of maintaining its mechanical properties at high temperatures. Three different cobalt superalloys were produced by cast process with chemical compositions close to those of commercial alloys Stellite 6, Triballoy T-400, and an alloy Co-Cr-Fe. To better understand the mechanical and tribological behavior of these superalloys, scratch tests were performed using a rockwell C indenter with two different configurations: a single pass with different normal loads, 5 to 20N, and the scratch speed, 0.01 mm / s to 1 mm / s; and one with several passes, 1 to 15 passes, maintaining a constant scratching speed of 0.1 mm / s and loads, from 5 to 100N. In these tests were analyzed the scratch hardness of each material, the fab factor, which evaluates the ratio of the area of the material displaced to the side and the area of scratch groove, the degree of penetration, which is a ratio between the depth and the width of the scratch, and additionally were evaluated the wear rates. The abraded surface was analyzed by 3D profilometry and scanning electron microscope image to evaluate the dominant wear mechanism and the wear rate of each material. In all the three alloys the predominant micromechanisms was microploghing. In the Co-Cr-Fe alloy, the predominant mechanism was ductile at all settings of the tests. Already in tests with Stellite 6 and Triballoy T-400 alloys, cobalt matrix showed ductile behavior and hard phases, carbides and laves phase showed brittle behavior, and were fractured. In the alloys Stellite 6 and Triballoy T-400, tests with several passes was observed plastic deformation of the matrix of cobalt which covered the carbides and laves phases, respectively, and also a mechanical mixing due to excessive fracture of carbides and laves phases that are mixed with cobalt matrix. The alloy Co-Cr-Fe showed a lower performance for resistance to wear, and Stellite 6 and Triballoy T-400 alloys showed similar behavior and better wear resistance. |
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Avaliação do comportamento mecânico e tribológico através de ensaios de esclerometria retilínea de superligas de cobaltoCobalt superalloysScratch testWear mechanismsWear resistanceDesgaste abrasivoSuperligas de cobaltoEsclerometria retilíneaMecanismos de desgasteResistência ao desgasteLigas de cobaltoLigas resistentes ao calorResistência de materiaisTribologiaEngenharia Mecânica621Cobalt base superalloys are used in many industrial applications due to its characteristic of maintaining its mechanical properties at high temperatures. Three different cobalt superalloys were produced by cast process with chemical compositions close to those of commercial alloys Stellite 6, Triballoy T-400, and an alloy Co-Cr-Fe. To better understand the mechanical and tribological behavior of these superalloys, scratch tests were performed using a rockwell C indenter with two different configurations: a single pass with different normal loads, 5 to 20N, and the scratch speed, 0.01 mm / s to 1 mm / s; and one with several passes, 1 to 15 passes, maintaining a constant scratching speed of 0.1 mm / s and loads, from 5 to 100N. In these tests were analyzed the scratch hardness of each material, the fab factor, which evaluates the ratio of the area of the material displaced to the side and the area of scratch groove, the degree of penetration, which is a ratio between the depth and the width of the scratch, and additionally were evaluated the wear rates. The abraded surface was analyzed by 3D profilometry and scanning electron microscope image to evaluate the dominant wear mechanism and the wear rate of each material. In all the three alloys the predominant micromechanisms was microploghing. In the Co-Cr-Fe alloy, the predominant mechanism was ductile at all settings of the tests. Already in tests with Stellite 6 and Triballoy T-400 alloys, cobalt matrix showed ductile behavior and hard phases, carbides and laves phase showed brittle behavior, and were fractured. In the alloys Stellite 6 and Triballoy T-400, tests with several passes was observed plastic deformation of the matrix of cobalt which covered the carbides and laves phases, respectively, and also a mechanical mixing due to excessive fracture of carbides and laves phases that are mixed with cobalt matrix. The alloy Co-Cr-Fe showed a lower performance for resistance to wear, and Stellite 6 and Triballoy T-400 alloys showed similar behavior and better wear resistance.Superligas a base de cobalto são utilizadas em muitas aplicações industriais devido a sua característica de manter suas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas. Três diferentes superligas de cobalto foram produzidas através do processo de fundição com composições químicas próximas às das ligas comerciais Stellite 6, Triballoy T-400, além de uma liga a base de Co-Cr-Fe. Para intender melhor o comportamento mecânico e tribológico dessas superligas, foram realizados ensaios de esclerometria retilínea utilizando-se um indentador Rockwell C, com duas configurações distintas: uma de passe único, com diferentes cargas normais, 5 a 20N, e a velocidade de riscamento, de 0,01 mm/s a 1 mm/s; e outra com vários passes, de 1 a 15 passes, mantendo-se a velocidade de riscamento constante de 0,1 mm/s e cargas, de 5 a 100N. Nesses ensaios foram analisados a dureza ao risco de cada material, o fator fab, que avalia a relação entre a área do material deslocado para as laterais e a área do sulco do risco, o grau de penetração, que é uma relação entre a profundidade e a largura do risco, e além disso foram avaliadas as taxas de desgaste. A superfície desgastada foi analisada através de perfilometria 3D e imagens de microscópio eletrônico de varredura para avaliar os mecanismos de desgaste predominantes e a taxa de desgaste em cada material. Em todas as três ligas o micromecanismo predominante foi o de microssulcamento. Na liga Co-Cr-Fe o mecanismo predominante foi dúctil em todas as configurações dos ensaios. Já nos ensaios com as ligas Stellite 6 e Triballoy T-400, as matrizes de cobalto apresentaram comportamento dúctil e as fases duras, carbonetos e fase Laves, apresentaram comportamento frágil, sendo fraturadas. Nas ligas Stellite 6 e Triballoy T-400, em ensaios com vários passes, foi observada a deformação plástica das matrizes de cobalto que encobria os carbonetos e as fases Laves, respectivamente, e também uma mistura mecânica, devido a fratura excessiva dos carbonetos e das fases Laves que se misturaram com as matrizes de cobalto. A liga Co-Cr-Fe apresentou um comportamento inferior quanto à resistência ao desgaste, e as ligas Stellite 6 e Triballoy T-400 apresentaram comportamento semelhante e melhor resistência ao desgaste.Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia MecânicaCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaBozzi, Antônio CésarScandian, CherlioTschiptschin, Andre PauloBragatto Junior, Luiz Carlos2018-08-02T00:03:18Z2018-08-012018-08-02T00:03:18Z2016-05-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfBRAGATTO JUNIOR, Luiz Carlos. Avaliação do comportamento mecânico e tribológico através de ensaios de esclerometria retilínea de superligas de cobalto. 2016. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016.http://repositorio.ufes.br/handle/10/9817porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-07-17T16:59:23Zoai:repositorio.ufes.br:10/9817Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-07-17T16:59:23Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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Cobalt base superalloys are used in many industrial applications due to its characteristic of maintaining its mechanical properties at high temperatures. Three different cobalt superalloys were produced by cast process with chemical compositions close to those of commercial alloys Stellite 6, Triballoy T-400, and an alloy Co-Cr-Fe. To better understand the mechanical and tribological behavior of these superalloys, scratch tests were performed using a rockwell C indenter with two different configurations: a single pass with different normal loads, 5 to 20N, and the scratch speed, 0.01 mm / s to 1 mm / s; and one with several passes, 1 to 15 passes, maintaining a constant scratching speed of 0.1 mm / s and loads, from 5 to 100N. In these tests were analyzed the scratch hardness of each material, the fab factor, which evaluates the ratio of the area of the material displaced to the side and the area of scratch groove, the degree of penetration, which is a ratio between the depth and the width of the scratch, and additionally were evaluated the wear rates. The abraded surface was analyzed by 3D profilometry and scanning electron microscope image to evaluate the dominant wear mechanism and the wear rate of each material. In all the three alloys the predominant micromechanisms was microploghing. In the Co-Cr-Fe alloy, the predominant mechanism was ductile at all settings of the tests. Already in tests with Stellite 6 and Triballoy T-400 alloys, cobalt matrix showed ductile behavior and hard phases, carbides and laves phase showed brittle behavior, and were fractured. In the alloys Stellite 6 and Triballoy T-400, tests with several passes was observed plastic deformation of the matrix of cobalt which covered the carbides and laves phases, respectively, and also a mechanical mixing due to excessive fracture of carbides and laves phases that are mixed with cobalt matrix. The alloy Co-Cr-Fe showed a lower performance for resistance to wear, and Stellite 6 and Triballoy T-400 alloys showed similar behavior and better wear resistance. |
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