Title

AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À EROSÃO CAVITACIONAL DO SISTEMA CONJUGADO “AÇO 1045/(Cr,Al)1-xNx”

STUDY OF THE CAVITATION EROSION RESISTANCE OF THE COMPOSITE SYSTEM “AISI 1045/(Cr,Al)1-xNx”

Authorship

Santos, Sandra Goulart; Godoy, Cristina; Lima, Marília Mendonça de; Mancosu, Rafael Drumond; Modenesi, Paulo José; Castro, Maria das Mercês Reis de

Santos, Sandra Goulart

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Godoy, Cristina

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Lima, Marília Mendonça de

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Mancosu, Rafael Drumond

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Modenesi, Paulo José

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Castro, Maria das Mercês Reis de

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DOI

10.5151/2594-5327-0451

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Abstract

Objetivando melhorar a resistência a erosão cavitacional do aço ABNT 1045 foram utilizados dois tipos de tratamento de superfície: a nitretação a plasma e a deposição de filme utilizando-se a técnica PAPVD (Plasma Assisted Vapour Deposition). As resistências à erosão cavitacional dos sistemas conjugados “aço 1045/(Cr,Al) N ” Mono e Dúplex foram investigadas em comparação com asresistências a erosão cavitacional dos sistemas: aço ABNT 1045 não recoberto, aço ABNT 1045 nitretado e conjugados “aço 1045/CrN” Mono e Dúplex, previamente descritos na literatura. Os testes de cavitação foram feitos de acordo com a norma ASTM G32-85. A perda de massa foi obtida em função do tempo e análises estatísticas (regressão linear segmentada) foram realizadas de modo a determinar as taxas de desgaste por erosão cavitacional. Os sistemas também foram caracterizados por meio de testes de adesão Rockwell C, microdureza Vickers, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e microanálise. O sistema “aço 1045/(Cr,Al) N ” Mono apresentou três regimes de desgaste, sendo, tempo de incubação, um estágio intermediário seguido de cavitação acelerada. Para o sistema Dúplex, foi identificado um regime adicional de desgaste, relativo a camada nitretada. Os sistemas “aço 1045/(Cr,Al) N ” Mono e Dúplex apresentaram desempenho 1-x x similar aos sistemas Cr-N Mono e Dúplex descritos na literatura. As técnicas de nitretação a plasma e aplicação de recobrimentos por PAPVD, isoladamente ou em conjunto, mostraram-se efetivas para aumentar a resistência à erosão cavitacional, diminuindo a perda de massa para tempo de exposição maior quando comparado com o aço não protegido.

Attempting to improve the cavitation erosion resistance of an AISI 1045 carbon steel two surface treatments was applied: plasma nitriding and plasma-assisted physical vapor deposition (PAPVD) coating. The cavitation erosion resistance for the “AISI 1045 steel/(Cr,Al) N ” Mono and Duplex systems was investigated in comparison with the following systems: AISI 1045 steel, plasma nitriding AISI 1045 steel and “AISI 1045 steel/CrN” Mono and Duplex, described in literature. Cavitation erosion tests were performed according to the ASTM G 32-85 standard. Mass loss plots were obtained as a function of time and statistical analyses (piecewise linear regressions) were performed in order to evaluate the cavitation erosion wear rates. The systems were also characterized by Rockwell C adhesion test, Vickers micro-hardness, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The “AISI 1045 steel/(Cr,Al) N ” Mono system exhibited three distinctive wear regimes: incubation period, an intermediate stage and accelerated stage of cavitation. For the duplex system, an additional wear regime was detected; this regime is related to the wear of the nitrided layer. The “AISI 1045 steel/(Cr,Al) N ” Mono and Duplex systems performance were similar 1-x x to those described in literature for Cr-N systems. The plasma nitriding treatment and PAPVD coating, whether or not combined, significantly increased the incubation period and was able to provide lower cavitation erosion rates for longer times.

Keywords

Erosão cavitacional; Nitretação a plasma; (Cr, Al)N; Regressão linear segmentada.

Cavitation erosion; Plasma nitriding; (Cr, Al)N; Piecewise linear regression.