Title

WEAR BEHAVIOR OF NIOBIUM CARBIDE COATED AISI 52100 STEEL

COMPORTAMENTO EM DESGASTE DO AÇO AISI 52100 RECOBERTO COM NbC

Authorship

Fernandes, Frederico Augusto Pires; Oliveira, Carlos Kleber Nascimento de; Neto, Amadeu Lombardi; Totten, George Edward; Casteletti, Luiz Carlos

Fernandes, Frederico Augusto Pires

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Oliveira, Carlos Kleber Nascimento de

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Neto, Amadeu Lombardi

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Totten, George Edward

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Casteletti, Luiz Carlos

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DOI

10.5151/2594-5327-16886

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Abstract

Bearing steels must have high hardness, good wear resistance and dimensional stability. The aim of this work was to study the effect of NbC coating, produced using the thermo-reactive deposition (TRD) process, on the wear resistance of the AISI 52100 steel. Untreated AISI 52100 samples were ground up to 600 mesh emery paper. The bath was composed of 5wt.% ferro- niobium (65 wt.% Nb), 3wt.% aluminum and (Na2B4O7) to 100%. Samples were treated at 1000oC for 4h and quenched in oil directly from the bath. The resulting layer was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and a micro-abrasive wear testing. The thermo-reactive deposition process in molten borax produced a hard and homogeneous layer composed by NbC, which was confirmed by X-ray diffraction. The NbC coating produced a great increase in the wear resistance of the AISI 52100 steel, decreasing the wear rate by an order of magnitude in relation to the substrate. For coated and uncoated samples the worn volume and wear rate increases with the load.

Aços para rolamentos devem apresentar alta dureza, resistência ao desgaste e estabilidade dimensional. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de um recobrimento de carboneto de nióbio (NbC), produzido por meio do processo de deposição termo-reativa, na resistência ao desgaste do aço AISI 52100. Amostras não tratadas do aço AISI 52100 foram lixadas até lixa 600 mesh. A composição do banho foi de 5% ferro-nióbio (65% Nb), 3% de alumínio e 92% de bórax (Na2B4O7). As amostras foram tratadas a 1000oC por 4h e resfriadas em óleo diretamente do de bórax. A camada produzida foi caracterizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e ensaios de desgaste do tipo micro-abrasivo. O processo de deposição termo-reativa em bórax fundido produziu uma camada dura e homogênea, composta por NbC, que foi confirmada por difração de raios-X. O revestimento NbC produziu um grande aumento na resistência ao desgaste do aço AISI 52100, diminuindo a taxa de desgaste por uma ordem de grandeza em relação ao substrato. Para as amostras com e sem revestimento do volume desgastado e a taxa de desgaste aumenta com a carga aplicada.

Keywords

AISI 52100; Thermo-reactive deposition; NbC; Wear.

Aço AISI 52100; Deposição termo-reativa; NbC; Desgaste.