Avaliação do comportamento mecânico e tribológico de superligas de cobalto através de ensaios de esclerometria retilínea

Abstract

Superligas de cobalto são utilizadas em muitas aplicações industriais devido à característica de manter suas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas. Três diferentes superligas de cobalto foram produzidas através do processo de fundição com composições químicas próximas às das ligas comerciais Stellite 6, Triballoy T-400, além de uma liga de Co-Cr-Fe, com composição próxima à da liga comercial Stellite 250. A liga Co-Cr-Fe possui uma microestrutura basicamente monofásica de cobalto com cromo, molibdênio e ferro em solução sólida substitucional. A liga Stellite 6 possui uma microestrutura próxima à da eutética composta de uma solução sólida substucional de cobalto contendo molibdênio, tungstênio e cromo além de carbonetos de cromo e tungstênio. A liga Triballoy T-400 possui uma microestrutura composta por fases Laves e solução sólida de cobalto com cromo, molibdênio, além de silício. Para entender melhor o comportamento mecânico e tribológico dessas três superligas, foram realizados ensaios de esclerometria retilínea, a temperatura ambiente, utilizando-se um indentador Rockwell C, com duas configurações distintas: uma de passe único, variando-se a carga normal, de 5 a 20N, e a velocidade de riscamento, de 0,01 mm/s a 1 mm/s; e outra com vários passes, de 1 a 15 passes, com a velocidade de riscamento constante de 0,1 mm/s e variando-se as cargas, de 5 a 100N. Nesses ensaios foram analisados a dureza ao risco, o fator fab, que avalia a relação entre a área do material deslocado para as bordas e a área do sulco do risco e, além disso, foram avaliadas as taxas de desgaste. A superfície desgastada foi analisada através de perfilometria 3D e imagens de microscópio eletrônico de varredura para avaliar a taxa de desgaste e os mecanismos de desgaste predominantes em cada material. Em todas as três ligas o micromecanismo predominante foi o de microssulcamento. Na liga Co-Cr-Fe o mecanismo predominante foi dúctil em todas as configurações dos ensaios. Já nos ensaios com as ligas Stellite 6 e Triballoy T-400, as matrizes de cobalto apresentaram comportamento dúctil e as fases duras, carbonetos e fase Laves, apresentaram comportamento frágil, sendo fraturadas durante os ensaios.Nas ligas Stellite 6 e Triballoy T-400, em ensaios com vários passes, foram observada a deformação plástica da matriz de cobalto, que desse modo, encobria os carbonetos e as fases Laves, respectivamente, e também uma mistura mecânica, devido a fratura excessiva dos carbonetos e das fases Laves que se misturaram com a matriz de solução sólida de cobalto. A liga Co-Cr-Fe apresentou um comportamento inferior quanto à resistência ao desgaste, isto é, uma maior taxa de desgaste, e as ligas Stellite 6 e Triballoy T-400 apresentaram uma melhor resistência ao desgaste, com valores de taxa de desgaste semelhantes e menores do que a da liga Co-Cr-Fe.