Title

USO DE ENSAIOS DE MICROESCLEROMETRIA INSTRUMENTADA NO ESTUDO DAS PROPRIEDADES DA AUSTENITA EXPANDIDA

USE OF INSTRUMENTED MICROSCRATCH TESTS FOR STUDY OF EXPANDED AUSTENITE PROPERTIES

Authorship

Sato, Fernando Luís; Sanjuan, Luis Armando Espitia; Pinedo, Carlos Eduardo; Tschiptschin, André Paulo

Sato, Fernando Luís

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Sanjuan, Luis Armando Espitia

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Pinedo, Carlos Eduardo

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Tschiptschin, André Paulo

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DOI

10.5151/2594-5327-20848

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Abstract

Ao submeter sistemas mecânicos tradicionais a condições cada vez mais severas de aplicação, os constantes avanços tecnológicos têm demandado soluções criativas, de alto desempenho e custo compatível, capazes atender à necessidade de resistência a carregamentos e temperaturas maiores, sem prejuízo da durabilidade e propriedades requeridas pelo projeto. A combinação de características muitas vezes conflitantes tem se mostrado factível nos estudos da Engenharia de Superfície sobre as relações entre microestrutura e propriedades de camadas superficiais de diferentes naturezas. Alguns tratamentos térmicos, como os baseados em plasma, podem produzir camadas que atendam as mais recentes demandas. Este trabalho se propõe a discutir algumas características inerentes à austenita expandida, por meio de resultados obtidos em ensaios de microesclerometria instrumentada, analisados com base no riscamento da superfície de amostras de aço AISI 316, nitretadas a plasma, e efeitos associados ao evento. Os testes foram realizados aplicando-se cargas crescentes até 20 N. Observou-se que o coeficiente de atrito determinado no ensaio tendeu para 0,1 na austenita expandida, enquanto o mesmo ensaio levado a efeito no substrato austenítico essa estabilização não ocorreu. Diferentemente do comportamento observado em ensaios esclerométricos de camadas cerâmicas depositadas, não foi observado desplacamento da camada de austenita expandida formada durante a nitretação.

The mechanical systems being designed nowadays operate in ever more severe conditions, sustaining high applied loads, higher temperatures, greater sliding speeds and much more severe environments. The combination of usually conflicting properties is required in order to achieve higher productivity, high power efficiency, low energy consumption and low levels of emissions. The design of these mechanical systems involve the combination of properties such as low friction, high wear resistance, high load bearing capacity and fatigue resistance. Plasma based surface treatments can produce tribological layers that fulfill these more demanding requirements. Instrumented microscratch tests were carried out in a low temperature plasma nitrided AISI 316 stainless steel. The expanded austenite surface layer, obtained after plasma nitriding at 400ºC for 12 hours in a 3N2:H2 plasma atmosphere, was mechanical and tribological tested in an instrumented scratch testing equipment. The friction coefficient of the expanded austenite layer was near 0,1 much smaller than the one observed for the fully austenitic matrix. The expanded austenite layer did not delaminate from the substrate as is usually observed in similar tests of hard ceramic coatings.

Keywords

Esclerometria; Austenita expandida; Fase-S; Aço inoxidável.

Microscratch; Expanded austenite; S-Phase; Stainless steel.