Relação entre microestrutura e resistência à cavitação de ligas fundidas baseadas no sistema quaternário Fe-Cr-Ni-C - Cuppari, Marcio Gustavo di Vernieri (2002)
Desde o início da década de 70, sabe-se que a resistência à cavitação de um material depende fundamentalmente de sua microestrutura. Desde então, conduz-se uma intensa pesquisa para determinar qual característica microestrutural controla a resistência à cavitação. A transformação martensítica, energia de defeito de empilhamento e a presença de uma segunda fase são exemplos de parâmetros que influem a resistência à cavitação de um material. Dentre estas, a presença de uma segunda fase recebeu pouca atenção na literatura. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito de uma segunda fase dura (carbonetos) na resistência à cavitação de ligas fundidas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni-C. Dois grupos principais de ligas foram ensaiados: um com teor de cromo de 35% e outro com 25% e para cada um destes grupos variaram-se os teores de níquel e carbono. Com mudança de composição química foi possível variar a fração volumétrica e a morfologia de carbonetos precipitados. A microestrutura bruta de fundição de todas as ligas era composta por matriz austenítica e carbonetos (´M IND.7´´C IND.3´ ou ´M IND.23´´C IND.6´) formados durante a solidificação. O carboneto presente nas ligas com 25% de era o ´M IND.7´´C IND.3´ enquanto que para as ligas com 35% de cromo o carboneto era o ´M IND.23´´C IND.6´. Os ensaios de cavitação foram realizados em equipamento ultrasonico utilizando água destilada e mostraram que as ligas com 35% de cromo apresentaram um desempenho melhor, comparado ao grupo de 25% cromo. ) A observação das superfícies de desgaste indicou que a perda de massa nas ligas do grupo com 25 e 35% de cromo acontece por meio de dois mecanismos devido à diferença na morfologia de carbonetos presentes em cada um destes grupos. Para compreender melhor o efeito da fração volumétrica e da morfologia dos carbonetos, a distribuição de tensão entre esta fase e a matriz foi calculada por meio de simulações utilizando o método dos elementos finitos (MEF). As malhas utilizadas na simulação foram geradas a partir de micrografias digitalizadas utilizando o programa OOF. Os resultados da simulação mostraram que a tensão não se distribui de maneira uniforme na microestrutura, sendo que as fases mais duras são submetidas à maiores níveis de tensão. As propriedades mecânicas da matriz foram medidas por meio de ensaios de dureza instrumentados e permitiram obter uma correlação entre desgaste e estas propriedades uma vez estabelecido o mecanismo atuante.