Efeito da nitretação na microestrutura e na resistência ao desgaste do revestimento a laser (NiCr) 92-x revestimento Mo8Tix

Desgaste e corrosão são duas causas importantes de falha superficial de materiais. No entanto, técnicas de fortalecimento de superfície, como tratamento térmico químico, revestimento a laser, deposição de vapor, galvanoplastia e pulverização, podem efetivamente melhorar a resistência ao desgaste das superfícies metálicas. Atualmente, a tecnologia de tratamento de nitretação e a tecnologia de revestimento a laser são meios de fortalecimento comuns e têm sido amplamente utilizadas na indústria offshore, aviação, energia nuclear e outros campos. O revestimento FeCrNiMo foi preparado por tecnologia de revestimento a laser. Verificou-se que na forma de desgaste por fricção anel-bloco, o principal mecanismo da camada de revestimento era o desgaste abrasivo e o desgaste por oxidação. Na forma de fricção e desgaste alternativos de esfera e disco, a camada de revestimento é dominada pelo desgaste por oxidação e pelo mecanismo de desgaste por fadiga.

O processo tradicional de nitretação apresenta problemas de longo prazo e baixa eficiência. A fim de melhorar a eficiência da nitretação e reduzir a camada de nitretação frágil, e melhorar ainda mais a resistência à abrasão da camada de nitretação elevada, os principais problemas são enfrentados atualmente.

A força de ligação do Ti e do N é muito forte. Adicionar Ti apropriado pode aumentar a dureza superficial e a profundidade da camada de nitretação e melhorar a eficiência da nitretação. Ao mesmo tempo, o Ti tem o efeito de refinar grãos, o que pode melhorar a tenacidade da camada de alta nitretação. Portanto, neste artigo, diferentes teores de Ti (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Os efeitos do teor de Ti na microestrutura, dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão de Ni-Cr-Mo- O revestimento a laser de Ti e a camada compósita de nitretação a plasma foram estudados.Os possíveis mecanismos de desgaste e corrosão foram discutidos para fornecer base teórica e experimental para melhorar a resistência ao desgaste e à corrosão do revestimento.

304SS foi selecionado como material de base, pó metálico de Ni, Cr, Mo, Ti com pureza superior a 99,95% em massa e tamanho de partícula de 48 ~ 74 μm foi selecionado. A pesagem foi realizada de acordo com a razão molar (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 e 4 at%). Para simplificar a descrição, os revestimentos preparados foram denominados S1 e S2 respectivamente, e a composição corporal foi mostrada na Tabela 1. O pó é colocado em um recipiente de aço inoxidável a vácuo, a esfera de aço inoxidável é usada como esfera de moagem por 6 h, e o pó moído é seco em estufa de secagem a vácuo a 60 graus por 24 h. O pó de liga com espessura de 2 mm foi revestido na superfície da matriz pelo método do pó predefinido, e o excizer semicondutor de fibra óptica (LSJG-BGQ-2000) com potência máxima de saída de 2 kW foi utilizado para revestimento. A potência é de 2,0 kW, a taxa de varredura é de 30 mm/min, a taxa de sobreposição do revestimento multicanal é de 40% ~ 50% e o gás Ar é passado para o gás AR a uma taxa de 15 L/min. As amostras foram nitretadas em forno de nitretação iônica com aquecimento auxiliar vertical (FD-WR60/80) com tensão de operação de 720 V, grau de vácuo de (350 ± 10) Pa, temperatura de nitretação de 540 graus e tempo de manutenção de 8 h. Os nomes das amostras foram 304-N, S1-N e S2-N após a nitretação, quando N2 e H2 foram injetados na proporção de 1:5.

Tabela 1 Composições químicas dos revestimentos (NiCr) 92-x Mo8 Tix (em%)

A amostra foi cortada em blocos de teste de 10 mm × 5 mm por máquina de corte de fio, polida e polida até o padrão de fase ouro e corroída com água real (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). A composição de fases da amostra foi analisada pelo difratômetro de raios X (XRD) D/MAX-2500PC. O alvo Cu K (λ=0 0,15405 nm) é usado como fonte de radiação, a tensão do tubo é de 40 kV, a corrente do tubo é de 100 mA e o ângulo de varredura é de 20 graus ~ 100 graus. Microscopia eletrônica de varredura (MEV, FEI Nova NanoSEM 450) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram utilizadas para analisar a microestrutura, composição química e espessura de nitretação do revestimento. Um durômetro Vickers (HVS-1000) foi utilizado para medir a microdureza da superfície do revestimento e do topo do revestimento ao substrato com uma carga de 100 ge um tempo de carregamento de 15 s. Uma máquina alternativa de teste de fricção e desgaste de esferas e placas (Rect MFT -5000) foi usada para testar a linha de desgaste do revestimento da seguinte forma: a carga de carga foi de 20 N, o tempo de desgaste foi de 10 min e o material de retificação era uma bola de Al2O3 com diâmetro reto de 9,8 mm. O coeficiente de atrito (COF) foi registrado ao mesmo tempo, e a morfologia da abrasão foi analisada pelo BRUKER Contour GT-K1 e SEM. O comportamento à corrosão do revestimento de revestimento e da superfície de nitretação foi testado usando o modo tradicional do sistema de três eletrodos. O equipamento de teste foi a estação de trabalho eletroquímica Gmary Reference 3000. A superfície de teste foi usada como eletrodo de trabalho, o eletrodo de calomelano saturado (SCE) foi usado como eletrodo de referência e o eletrodo de platina foi usado como contraeletrodo. O eletrólito é uma solução de NaCl a 3,5% em massa. A amostra foi embebida em solução de HCl 1 mol/L por 24 h, lavada levemente com álcool anidro e seca, e a morfologia da corrosão foi observada por MEV.

1) (NiCr) 92-x Mo8 A camada de revestimento Tix é composta principalmente de fase FCC, fase σ-CrMo e uma pequena quantidade de fase Cr2Ti. A formação da fase (Cr,Ti)N após o tratamento de nitretação. Com o aumento do teor de Ti, o teor da fase (Cr,Ti)N aumenta e a espessura da camada de nitretação aumenta.

2) Com o aumento do teor de Ti, a dureza do revestimento aumenta, até 531 HV0.1. Após o tratamento de nitretação, a dureza do revestimento aumenta bastante, e a mais alta é 1258 HV0.1. O coeficiente de atrito, a largura e a profundidade das marcas de desgaste e o volume de desgaste do 304SS são muito menores do que os do revestimento sem nitretação e do tratamento de nitretação. O mecanismo de desgaste muda de desgaste adesivo para desgaste abrasivo e a resistência ao desgaste é significativamente melhorada.

3) A densidade da corrente de corrosão (Icorr) do revestimento de nitretação é muito menor do que a do revestimento não nitretado e do 304SS após a nitretação, e nenhum fenômeno de corrosão ocorre. Entre eles, S1-N apresenta melhor resistência à corrosão em solução de NaCl a 3,5% em massa. Os resultados do teste de corrosão por imersão mostram que existem apenas leves marcas de corrosão na superfície do revestimento após a nitretação e a resistência à corrosão é melhorada.

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