Avaliação tribológica de aços multifásicos com alto silício submetidos a tratamentos térmicos e termoquímicos de boretação e difusão termorreativa

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Oliveira, Pedro Gabriel Bonella de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: aços avançados; advanced steels; austêmpera; austempering; boretação; boriding; difusão termorreativa; nióbio; niobium; thermorreactive diffusion
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-24102023-162926/

O desenvolvimento da terceira geração de aços avançados de alta resistência envolve a obtenção de aços de baixa liga com alta relação resistência/peso por meio de tratamentos térmicos inovadores. Dois dos principais tratamentos para obtenção destes objetivos são a austêmpera de baixa temperatura e a têmpera com partição (Q&P). Planeja-se a utilização destes aços em aplicações onde a resistência ao desgaste deve ser considerada. Entretanto, existem pouquíssimos trabalhos referentes ao endurecimento superficial destes materiais. Além disso, a influência de elementos como nióbio e molibdênio nas características tribológicas ainda não foi bem esclarecida. Neste trabalho foram avaliados os efeitos dos tratamentos citados acima na evolução microestrutural, estabilização de austenita retida e resistência ao desgaste em aços multifásicos de alto silício, ligados com nióbio e molibdênio, bem como a produção e caracterização de camadas pelos tratamentos termoquímicos de boroaustêmpera e deposição termorreativa (TRD) com austêmpera direta. Três ligas foram utilizadas: uma com adição de nióbio, uma com adição conjunta de nióbio e molibdênio e uma de referência (0.39C - 1.64Si - 2.13Mn- 0.1Cr % em peso). Curvas TTT e CCT foram obtidas pelo software JMatPro para determinação das temperaturas críticas de transição. A austêmpera foi realizada em temperaturas de Ms + 50 ºC por 1 e 3 horas. No tratamento Q&P, os aços foram resfriados até a obtenção de 50% de martensita e reaquecidos para partição em Ms + 50 ºC por 10 e 60 minutos. Na boroaustêmpera, as amostras foram boretadas a 900 ºC, resfriadas diretamente e mantidas em banho de sal a 360 ºC por 1 e 3 horas. No tratamento TRD as ligas foram imersas em banho de ferro-nióbio e borato de sódio por 2, 4 e 6 horas a 1100 ºC e posteriormente mantidas isotermicamente em banho de sal a 360 ºC por uma hora. A caracterização das amostras foi realizada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de raios-x, espectroscopia de energia dispersiva, microdureza Vickers e ensaios de desgaste microadesivos. A adição de nióbio melhorou a resistência ao desgaste das ligas estudadas. Os tratamentos termoquímicos de boroaustêmpera e deposição termorreativa com resfriamento direto foram altamente eficientes para o endurecimento superficial, o que pode ampliar a gama de aplicações em aços avançados de terceira geração em situações de serviço mais severas. No caso da boroaustêmpera foram obtidas durezas 4 vezes maiores e resistência ao desgaste até 2 vezes superior em comparação ao substrato. Para o tratamento TRD o aumento foi de até 6 vezes na dureza e 8 vezes na resistência ao desgaste.