Viabilidade do cálculo das tensões residuais pela técnica de indentação instrumentada em filmes finos de nitreto de titânio. - Benegra, Marjorie (2005)
Tensões residuais são conseqüências inerentes dos tratamentos de superfície, incluindo filmes finos depositados pelo processo de Deposição Física do Vapor (Physical Vapour Deposition - PVD). As tensões residuais interferem no comportamento tribológico (atrito, lubrificação e desgaste) do revestimento depositado. Portanto, o entendimento da origem e a precisão na medição destas tensões são muito importantes. Dentre as técnicas para medir tensão residual pode-se citar: (i) difração por raios-X; (ii) espectroscopia de Raman; (iii) métodos baseados na curvatura de uma amostra revestida; (iv) extensometria (método do furo). Mais recentemente, houve uma proposta de utilização da indentação instrumentada para determinar os valores de tensão residual. No presente trabalho, foram analisadas tensões residuais em filmes finos de TiN (nitreto de titânio) depositados por diversos processos PVD, em ferramenta de corte de metal duro (WC-Co) da classe P20. As amostras foram processadas de forma industrial e em laboratório, constituindo um total de 12 amostras. Ensaios de indentação foram realizados utilizando-se penetrador Vickers, com forças de ensaio variando entre 10 e 50 mN, de modo que a metodologia proposta por Suresh e Giannakopoulos fosse aplicada. A técnica de difração por raios-X com ângulo rasante também foi empregada para determinação dos valores de tensão residual dos filmes estudados. Estes valores foram considerados como referência, de modo a avaliar a viabilidade da proposta de Suresh e Giannakopoulos. A rugosidade dos filmes foi avaliada utilizando-se apalpador mecânico. Verificou-se que a rugosidade é uma variável que pode interferir nas medidas de tensão residual por indentação, dado que o filme PVD pode copiar a rugosidade das pastilhas de metal duro. ) Outras variáveis inerentes à técnica de indentação são complicadores para a aplicação da metodologia de Suresh e Giannakopoulos, especialmente a morfologia de impressão, que modifica consideravelmente o cálculo da área de contato, necessária para os cálculos das propriedades mecânicas dos filmes e, portanto, da tensão residual dos mesmos. Os resultados das tensões obtidos pelas técnicas empregadas foram da mesma ordem de magnitude (GPa), porém os resultados não foram iguais, nem proporcionais em relação às mesmas amostras.