Processamento e caracterização de aços sinterizados contendo dispersão de fases obtidas através de reação in situ.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Almeida, Caio Cesar Cebalos de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Amorphous grafite; Coefficient of friction; Coeficiente de atrito; Cube grafite; Ferro fundido branco; Gas nitriding; Grafita amorfa; Grafita turbostrática; Grafitas em cubos; Hexagonal boron nitride; In situ nucleation; Lubrificantes sólidos; Metalurgia do pó; Nitretação a gás; Nitreto de boro hexagonal; Nucleação in situ; Powder metallurgy; Sintering; Sinterização; Solid lubricants; Turbostratic grafite; White cast iron
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-22052023-092521/

Na presente dissertação foi estudado a nucleação da grafita in situ através da sinterização e consequente decomposição do carboneto de ferro (Fe3C) de partículas de ferro fundido branco (fofo) adicionadas em pequenas quantidades ao pó de ferro comercialmente puro, A705. Em conjunto, foi estudado também a formação do nitreto de boro hexagonal (h- BN) in situ, através da sinterização da mistura do pó de boro elementar/amorfo com o mesmo pó de ferro, A705, sob condições de atmosfera de sinterização específicas e por meio da nitretação a gás subsequente dessa liga, associado a adições crescentes de boro elementar na mistura. Além disso, para o caso do h-BN, também foi avaliado o desempenho dessa estrutura em termos de coeficiente de atrito sob carga e frequência constante e alternada. As composições para a estrutura grafítica seguiram os seguintes valores em massa: (95,6% de ferro A705 + 1,4% de grafite + 3,0% de ferro fundido branco) e (95,0% de ferro A705 + 2,0% de grafite + 3,0% de ferro fundido branco). Para a obtenção da estrutura h-BN (também em massa), adotou-se: 0,00%, 0,20%, 1,00%, 3,00% e 5,00% de boro elementar. Ambos os materiais apresentam características únicas e intrínsecas que os tornam uma alternativa muito atraente para aplicações que exijam alto desempenho no que tange a redução do coeficiente de atrito no campo dos lubrificantes sólidos. Assim, para o conhecimento da microestrutura e fases nucleadas, fez-se o uso das análises por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman (ER) e difração de raios-x (DRX). Os resultados tribológicos se demonstraram bastante insatisfatórios em termos de coeficiente de atrito, alcançando valores superiores a 2,00. Além disso, à medida que a concentração de boro é aumentada, maior é o grau de porosidade das amostras e da nucleação de Fe2B na matriz. Também não foi identificado a nucleação do h-BN, mesmo para as amostras nitretadas. Já para a grafita, duas morfologias incomuns foram identificadas: turbostrática (facetada/cuboides) e amorfa. Para as turbostráticas, um aspecto em forma de cubos chama a atenção por apresentar uma geometria bastante delimitada, enquanto para as amorfas, nota-se um emaranhado de grafitas sobrepostas umas às outras com valores de relação ID/IG variando de 0,885 a 1,571. Essas estruturas exibem uma provável e potencial evolução no campo dos lubrificantes sólidos nucleados in situ através da decomposição do carbono de compostos ferrosos e não ferrosos, visto a desordem de empilhamento dos planos basais que são facilmente capazes de serem escorregados durante uma aplicação de cisalhamento e desgaste. Além disso, esse aspecto de cuboide incomum e o alto valor da relação ID/IG da grafita amorfa poderá trazer outras descobertas em termos de novos materiais e aplicações.