Efeito do pré-tratamento por moagem de alta energia de pós de Cr3C2-25NiCr no desempenho frente à fadiga de revestimentos aspergidos termicamente por HVOF sobre aço ASTM A516

Abstract

O compósito de matriz metálica NiCr, reforçado por partículas de Cr3C2, é empregado industrialmente como revestimento de proteção, tecnicamente conhecido de pó de aspersão Cr3C2-25NiCr (CRC-106 PARAXAIR INC). No presente estudo, esse pó de aspersão foi submetido a diferentes tempos de moagem de alta energia (MAE), gerando amostras do pó original, do pó da moagem e pó da mistura (50% do pó original + 50% pó da moagem). As amostras foram depositadas sob as mesmas condições de aspersão em um substrato de aço ASTM A516 por meio da técnica de aspersão térmica hipersônica (HVOF sigla em inglês para High Velocity Oxygen Fuel), fornecendo assim os revestimentos preparados para as respectivas análises. Análises laboratoriais foram realizadas quanto à espessura, dureza, porosidade e rugosidade superficial. Adicionalmente, foram realizadas as seguintes análises da microestrutura: - ensaios de aderência de acordo com a norma ASTM C 633; - e ensaios de fadiga, sob flexão rotativa a 3 pontos até a falha. A morfologia dos pós e revestimentos e os efeitos da rugosidade na fadiga foram analisados através de ensaios no MEV, TEM e DRX. Os resultados obtidos indicaram que existe significativa similaridade em quase todas as análises laboratoriais menos na rugosidade superficial comparando os pós estudados. Em relação à fadiga, os resultados mostraram que o revestimento com o pó da moagem apresentou um maior limite de fadiga comparado aos outros revestimentos. Foi concluído que essa maior resistência pode ser atribuída à menor rugosidade da camada obtida a partir desse pó e sua microestrutura mais refinada. Além disso, análises fractográficas permitiram constatar que a fadiga ocorre na superfície incentivada por trincas que ocorrem no revestimento prematuramente, nos primeiros ciclos de fadiga.

NiCr metal matrix composite, reinforced with Cr3C2 particles, can be applied industrially as a protective coating, technically called aspersion powder Cr3C2-25NiCr (CRC-106 PARAXAIR INC). In the present work, the High Energy Milling (HEM) technique was used in different exposure time, generating different samples: ORIGINAL powder, HEM powder and MIX powder (50% original powder + 50% HEM powder). These samples were sprayed on ASTM A516 steel substrate by the High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) technique, providing prepared coatings for the respective analyzes. The laboratory analyzes were performed by calculations of thickness, hardness, porosity and roughness. Additionally, analyzes of the coating’s microstructure were performed as follow: - adhesion tests based on ASTM C 633; - and fatigue tests, under 3-point bending to failure. The morphology of the powders and coatings and the effects of roughness on fatigue were analyzed using SEM, TEM and XRD tests. The results obtained indicated that there is a significant similarity in almost all laboratory analyses except for surface roughness when comparing the studied powders. Regarding fatigue, the results showed that the coating with the grinding powder had a higher fatigue limit compared to the other coatings. It was concluded that this higher resistance is due to the lower roughness of the coating made with this powder and its finer microstructure. In addition, fractographic analyzes have shown that surface fatigue is favored by cracks that appear prematurely in the coating during the first fatigue cycles.