Title

RECOBRIMENTO COM LUBRIFICANTE SÓLIDO E TÊMPERA SUPERFICIAL DE AÇO AISI M2 VIA LASER DE CO21

COVERING STEEL SURFACE BY A CO2 LASER BEAM

Authorship

Vasconcelos, Getúlio de; Reis, Joares Lidovino dos; Silva, Anderson Ferreira da

Vasconcelos, Getúlio de

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Reis, Joares Lidovino dos

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Silva, Anderson Ferreira da

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DOI

10.5151/5463-5463-0007

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Abstract

Este trabalho tem como objetivo, utilizar um laser de CO2 de 50W para tratar termicamente a superfície de amostras de aço AISI M2, visando além de aumentar sua dureza superficial, alterar suas propriedades tribológicas. O inconveniente do processo, que é a elevada taxa de reflexão da radiação incidente, que ocorre quando o aço é irradiado com laser de CO2, será compensado pela deposição de uma camada de grafita que atuará como material foto- absorvedor sobre a superfície do aço. Este revestimento de grafita visa absorver parte da radiação incidente e transmitir parte do calor absorvido para a superfície metálica. Ao fim do processo observa-se que uma fina camada de grafita deposita-se sobre a superfície do aço e a superfície irradiada apresenta elevada dureza superficial. As alterações micro-estruturais na superfície do aço, resultantes das trocas térmicas com a grafita foram avaliadas por microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura e micro dureza superficial (MD), espectroscopia Raman e testes tribológicos. Por MO a espessura da camada tratada foi avaliada em 60 micrometros e também se observou a presença de uma camada de grafita de cerca de 10 μm. Por MD, avaliou-se que esta camada apresenta dureza superficial cerca de 50% maior que o núcleo temperado e por testes tribológicos, avaliou-se que esta camada pode atuar como lubrificante sólido, uma vez que o coeficiente de atrito foi reduzido cerca de três vezes, quando comparado ao aço sem tratamento.

This paper aims the covering of steel surfaces by a CO2 laser beam (50W), to promote the thermal treatment and reducing friction properties. In order to minimize the steel surface reflection at approximately 90% of the incident radiation wavelength (10.5 μm), an incident radiation absorber layer was applied to the steel surface sample. This coating aims to absorber the incident heat and transfer part of heat to the steel surface. As resulting of this process a graphite cover that takes place on the steel surface after laser irradiation. The surface irradiated presented high hardness and a thin coating of graphite on the surface. The micro-structural changes, occurred on the steels surface, resulting from heat transfer from the absorbing layer, were evaluated through optical microscopy (MO), scanning electron microscopy (MEV), micro-hardness essays (MH), X-ray analysis (XRD), Raman spectroscopy and tribological testers on the graphite coating. MO analysis showed on the transversal section of the heated affected zone a brighter layer than the sample’s core, 30 micrometers thickness, in the surface sample a black coat 10 micrometers thickness. By MH analysis this brighter layer presented hardness approximately 30% superior than the regions without treatment, and by Raman spectroscopy it was evaluated the graphite coating. The XRD analysis on the surface sample reveals an increasing of the martensite and iron-carbide phase. The experimental results of pin-on-disk tests on the graphite coatings reveal a reduced coefficient friction as compared to the original surface.

Keywords

Têmpera superficial com laser; Recobrimento com laser; Microdureza.

CO2 laser; Graphite coating; Hardening; Laser beam; Micro-hardness.