Title

INFLUENCE OF SURFACE HARDENING DEPTH ON THE CAVITATION EROSION RESISTANCE OF A LOW ALLOY STEEL

INFLUÊNCIA DA PROFUNDIDADE DE ENDURECIMENTO SUPERFICIAL NA RESISTÊNCIA A EROSÃO CAVITACIONAL DE UM AÇO BAIXA LIGA

Authorship

Goulart-Santos, Sandra; Mancosu, Rafael Drumond; Godoy, Cristina; Matthews, Allan; Leyland, Adrian

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Mancosu, Rafael Drumond

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Godoy, Cristina

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Matthews, Allan

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Leyland, Adrian

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DOI

10.5151/2594-5327-16845

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Abstract

In this paper, the influence of surface hardening depth promoted by plasma nitriding and Cr-Al-N coating deposition on the cavitation erosion resistance of a low alloy steel was investigated. 2 and 4 hours plasma nitrided samples were produced and coated with 1 and 2 μm Cr-Al-N coatings deposited by PAPVD. The characterization was carried out by X-ray diffraction (θ-2θ and glancing angle configurations), scanning electron microscopy, Rockwell C adhesion test and 3D profilometry. Knoop microhardness tests were also performed. Cavitation erosion tests were carried out according to ASTM G32-03 Standard. The cavitation erosion rate and incubation period were determined. Coating deposition had a major influence on the incubation period, in which a higher coating thickness resulted in a longer time. Plasma nitriding treatment was more effective on reducing the average erosion rate in the accelerated period. The plasma nitriding treatment and Cr-Al-N coating in conjunction led to a decrease in both incubation period and erosion rate. The hardened systems presented mass loss up to 11 times lower than the non hardened steel for the same time. It was concluded that as ticker is the coating and as deeper is the nitrided layer better is the cavitation erosion resistance.

Neste trabalho, a influência da profundidade de endurecimento superficial devido à nitretação a plasma e à deposição de filme Cr-Al-N na resistência à cavitação de um aço baixa liga foi investigada. Foram produzidas amostras nitretadas a plasma por 2 e 4 horas e recobertas por PAPVD com filme de Cr-Al-N de 1 e 2 μm. A caracterização foi realizada por DRX, MEV, teste de adesão Rockwell C, perfilometria 3D e microdureza Knoop. Os testes de erosão cavitacional foram realizados de acordo com a norma ASTM G32-03. A taxa de erosão cavitacional e o tempo de incubação foram determinados. A deposição do filme teve maior influência no tempo de incubação, sendo que uma maior espessura resultou em um menor tempo. A nitretação a plasma foi mais efetiva na redução da taxa de erosão no período acelerado. A aplicação conjunta de nitretação a plasma e recobrimento Cr-Al-N levou a redução do tempo de incubação e da taxa de erosão. Os sistemas endurecidos apresentaram perda de massa até 11 vezes menor que o aço não tratado para o mesmo tempo. Concluiu-se que quanto mais espesso o recobrimento e profunda a camada nitretada melhor a resistência a erosão cavitacional.

Keywords

Cavitation erosion; Plasma nitriding; PAPVD coating.

Erosão cavitacional; Nitretação a plasma; Recobrimento Cr-Al-N.