Title

Resistência à microabrasão de aços ferramenta tratados por arquiteturas combinadas de nitretação, duplex nitretação/PVD-AlCrN e Plenus Duty/ZrO₂ – Parte I – avaliação do aço VH13

Microabrasion resistance of tool steels treated by combined architectures of nitriding, duplex nitriding/PVD-AlCrN, and Plenus Duty/ZrO₂ – Part i – Evaluation of VH13 steel

Authorship

SANTOS, BRUNA KARINE DOS; DALCIN, RAFAEL LUCIANO; SCHEUER, CRISTIANO JOSÉ

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DALCIN, RAFAEL LUCIANO

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SCHEUER, CRISTIANO JOSÉ

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DOI

10.5151/5463-5463-43201

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Abstract

Este trabalho corresponde à Parte I de uma série de três estudos dedicada à avaliação da resistência ao desgaste microabrasivo de aços ferramenta tratados por arquiteturas superficiais combinadas. Nesta etapa, avaliou-se o aço VH13 em seis condições: sem tratamento, somente nitretado, somente revestido com Plenus Duty, nitretado + Plenus Duty, nitretado + PVD-AlCrN e nitretado + PVD-AlCrN + Plenus Duty. Os ensaios de microabrasão foram realizados pelo método de esfera rotativa livre, utilizando esfera de aço AISI 52100, suspensão abrasiva de Al₂O₃, cargas normais de 0,1 N, 0,4 N e 0,5 N e distâncias de rolamento de 500 m, 1000 m e 1500 m. Os resultados mostraram aumento do volume de desgaste com a carga e a distância de rolamento, sendo o aço sem tratamento a condição mais suscetível. O Plenus Duty isolado reduziu parcialmente o desgaste, enquanto a nitretação promoveu efeito mais consistente. A condição nitretada + Plenus Duty apresentou desempenho superior às condições isoladas, evidenciando efeito complementar entre suporte mecânico e modificação da interface tribológica. Os menores coeficientes de desgaste ocorreram nas arquiteturas com PVD-AlCrN, especialmente na condição nitretada + PVD-AlCrN + Plenus Duty, cujo coeficiente de desgaste permaneceu mais de uma ordem de grandeza inferior ao das condições sem PVD.

This work corresponds to Part I of a series of three studies dedicated to the evaluation of the microabrasive wear resistance of tool steels treated with combined surface architectures. In this stage, VH13 steel was evaluated under six conditions: untreated, nitrided only, coated only with Plenus Duty, nitrided + Plenus Duty, nitrided + PVD-AlCrN, and nitrided + PVD-AlCrN + Plenus Duty. Microabrasion tests were carried out using the free-ball rotating method, with an AISI 52100 steel ball, Al₂O₃ abrasive slurry, normal loads of 0.1 N, 0.4 N, and 0.5 N, and rolling distances of 500 m, 1000 m, and 1500 m. The results showed an increase in wear volume with increasing normal load and rolling distance, with the untreated steel being the most susceptible condition. The isolated Plenus Duty treatment partially reduced wear, whereas nitriding promoted a more consistent effect. The nitrided + Plenus Duty condition exhibited superior performance compared with the isolated treatments, evidencing a complementary effect between mechanical support and modification of the tribological interface. The lowest wear coefficients were obtained for the PVD-AlCrN-containing architectures, particularly for the nitrided + PVD-AlCrN + Plenus Duty condition, whose wear coefficient remained more than one order of magnitude lower than those of the PVD-free conditions.

Keywords

Desgaste microabrasivo, Aço ferramenta VH13, Nitretação, PVD-AlCrN, Plenus Duty/ZrO₂

Microabrasive wear, VH13 tool steel, Nitriding, PVD-AlCrN, Plenus Duty/ZrO₂