Effect of Cyclic Loading on Microstructural Evolution of Additively Manufactured Co-28Cr-6Mo Alloy: study of as-built and reverse treated conditions - Saraiva, Breno Rabelo Coutinho (2023)
A liga Co-28Cr-6Mo (%p) é comumente aplicada como componentes de articulações artificiais para joelho e quadril. Para esse fim, devido ao carregamento cíclico característico dessas aplicações, o material precisa apresentar alta resistência à fadiga. Essa propriedade é diretamente influenciada pela Transformação Martensítica Induzida por Deformação (TMID), porque a martensita hexagonal compacta (HC) atua como caminho preferencial para a propagação da trinca. Além disso, a TMID possibilita a formação de quatro variantes cristalográficas orientacionais da fase HC. A influência da TMID na vida em fadiga dessas ligas já é conhecida, porém ainda há pouca literatura discutindo detalhadamente o efeito das variantes cristalográficas nessa propriedade. Portanto, o objetivo do presente trabalho é estudar o efeito do carregamento cíclico no comportamento mecânico e microestrutural da Liga Co-28Cr-6Mo, com ênfase no papel das variantes de martensita. Isso pode ser feito combinando-se técnicas de caracterização, como a microscopia eletrônica de varredura e experimentos in situ de difração de raios-x com luz síncrotron. Nesse sentido, um pó metálico MP1 Co-28Cr-6Mo foi usado como matéria-prima para produzir amostras pelo processo de Fusão em Leito de Pó a Laser (FLPL). Esse processo permite a obtenção de maiores limite de resistência a tração (1190 MPa) e ao escoamento (972 MPa) que os obtidos pelo processo de fundição (897 MPa e 517 MPa). Após o processo FLPL, duas condições de material foram estudadas em testes de fadiga de baixo ciclo no modo de força controlada: a condição como fabricada e a tratada termicamente em três estágios (1 - solubilização, 2 - envelhecimento e 3 - transformação reversa). Esse tratamento térmico foi realizado porque permite a produção de uma microestrutura homogeneizada e grãos equiaxiais, melhorando a resistência à fadiga da liga. A difração de elétrons retroespalhados revelou que o carregamento cíclico causou TMID, gerando um acúmulo de deformação plástica na interface matriz/HC para ambas as condições. Com relação à liga como fabricada, verificou-se que a propagação da trinca seguiu um caminho em zigue- zague ao longo das interfaces matriz/HC. Em particular, as variantes (111) [121] e (111) [112] com maior energia são as mais propensas à propagação da trinca. Por sua vez, a transformação reversa induziu uma textura cristalográfica de recristalização fraca. Com a progressão da deformação plástica, o encruamento aumentou à medida que a martensita HC foi produzida pela TMID. Encontrou-se que a TMID segue estágios discretos de transformação por meio da fração relativa de martensita. Isso é discutido em termos de nucleação e crescimento das variantes cristalográficas