Título

MICROESTRUTURA E RESISTÊNCIA AO DESGASTE DE AÇO COM RECOBRIMENTO COM LIGA AMORFIZÁVEL Fe60Cr8Nb8B24 (%at) PRODUZIDO POR ASPERSÃO TÉRMICA

MICROSTRUCTURE AND WEAR RESISTANCE OF STEEL WITH COATING PRODUCED BY THERMAL SPRAYING USING Fe60Cr8Nb8B24 (%at) AMORPHOUS ALLOY

Autoria

Melle, Ana Karla; Afonso, Conrado Ramos Moreira; Bolfarini, Claudemiro; Filho, Walter José Botta; Kiminami, Cláudio Shyinti

DOI

10.5151/2594-5327-21342

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Resumo

As tubulações de aço empregadas no escoamento de petróleo são submetidas a condições de serviço bastante severas, destacando-se a presença de ácido sulfídrico, gás carbônico e areia, que contribuem para corrosão e desgaste da superfície. Para resistir a essas solicitações uma alternativa é o revestimento interno empregando materiais que apresentem propriedades elevadas de resistência à corrosão e ao desgaste, sendo os recobrimentos com ligas amorfizáveis a base de ferro bastante promissores para essa aplicação. Essas ligas, além das propriedades elevadas, configuram-se como sistemas que podem ser de baixo custo, conferindo a elas viabilidade econômica. Quanto à rota de fabricação, os processos devem envolver taxas de resfriamento do metal fundido na ordem de 102-106 K/s, que são necessárias para promover a formação de estrutura amorfa. Dentre essas técnicas, o processo de aspersão térmica por chama convencional mostra-se como uma rota possível. Nesse contexto, o presente trabalho envolve a produção de recobrimentos de aço com a liga amorfizável Fe60Cr8Nb8B24 (%at), por chama convencional. Foram comparados dois tipos de matérias primas para o revestimento: pós amorfos obtidos pelos processos de (i) atomização; e (ii) moagem de alta energia. A microestrutura dos pós e dos recobrimentos foi caracterizada por difração de raios X, calorimetria diferencial de varredura e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento mecânico dos recobrimentos foi avaliado por ensaios de microdureza Vickers e desgaste com roda de borracha e areia seca. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade da rota proposta, destacando-se, enormemente, o recobrimento produzido com pó atomizado. Para este foi constatada uma fração amorfa remanescente de 40% e perda volumétrica em desgaste, extremamente, reduzida (4 mm3), quando comparada com materiais convencionais.

 

The equipments used to oil flow are submitted in an aggressive environment with the presence of hydrogen sulphide, carbon dioxide and sand, which contribute to corrosion and wear of the surface. To resist of these requests one alternative is the inner coating using materials with high properties of corrosion and wear. Amorphous coatings iron based have good prospects for this application. These alloys, beyond high properties, are low cost system and, therefore, they are viable economically. In this context, the aim of this work is the production and the characterization of coatings, using the amorphous alloy Fe60Cr8Nb8B24 (%at) with special focus on hardness and wear properties. Initially, preliminary studies were made for the evaluation of glass forming ability for selected composition and the influence of impurities on this behavior. The second step of this work was the production of coatings through two different routes. The first was thermal spraying process LVOF (low velocity oxygen fuel), with utilization of two distinct raw materials: (i) amorphous powders produced by atomization; and (ii) amorphous powders made by high energy milling. In the other route, coatings were manufactured by spray forming process using pre-layer of nickel alloys, whose aim was to allow the adhesion of particles on the substrate. All coatings produced were characterized using X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), wear and hardness tests and porosity and oxygen content measurements. The mechanical properties were evaluated through Vickers microhardness and wear resistance in rubber wheel equipment according to the ASTM G65-04. Results obtained indicate that the processing route proposed is viable; especially the coating produced using the atomized powder. That coating showed a remaining amorphous volume fraction of 40% and volumetric wear loss, reduced of 4 mm3, when compared with conventional materials.

Palavras-chave

Recobrimento metálico; Liga amorfa a base de Fe; Aspersão térmica; Chama convencional; Resistência ao desgaste.

Metallic coating; Fe-based amorphous alloy; Thermal spray; Flame spray; Wear resistance.