MICRODUREZA

A Tabela 8 apresenta os valores de dureza obtidos para cada condição. Foram selecionadas 2 amostras para cada condição, sendo uma a de maior valor de densidade e a outra com menor valor de densidade obtidas. As identificações A e B após o nome de cada amostra, são relativas as amostras menos porosas e mais porosas, respectivamente.

A dureza do filme de TiN informada pela empresa Bodycote Brasimet é de 2500 HV0,025. As amostras

boretadas apresentaram os maiores valores de dureza, como era esperado, enquanto os menores valores foram obtidos para as amostras como-sinterizadas, sem nenhum tratamento posterior.

Ao selecionar as amostras mais porosas e menos porosas de cada condição para analisar a densidade relativa em conjunto com a dureza obtida, observa-se que a porosidade não influi de forma padrão para todos os casos, ou seja, amostras com maior nível de porosidade possuem maior dureza que amostras com menor nível de porosidade.

A Figura 35 apresenta o comportamento da dureza conforme vai se distanciando da borda. É possível observar na zona de transição da camada/substrato (aproximadamente 51 µm) uma queda de aproximadamente 1000 HV0,025, destacando o alto ganho

de dureza superficial com a adição da camada de boretos, mantendo uma matriz mais dúctil.

Tabela 8 - Valores de microdureza para cada condição (HV0,025)

MICRODUREZA VICKERS

Amostra Densidade Relativa

(%) Média (HV0,025) Normalizada A 84,53 1097,6 Normalizada B 76,16 813,2 Temp. e Rev. A 86,98 1023,7 Temp. e Rev. B 77,67 760,4 Camada Boretada A 86,51 2094,9 Boretada A 86,51 723,1 Camada Boretada B 74,53 2113,8 Boretada B 74,53 1024,4 Jateada A 89,42 784,0 Jateada B 82,33 950,7 Sinterizada A 86,05 633,8 Sinterizada B 75,70 636,7 Matriz TiN A 87,44 791,4 Matriz TiN B 76,51 879,3 Fonte: Produção do próprio Autor.

Figura 35 - Comportamento de dureza da camada boretada

Fonte: Produção do próprio Autor.

4.4 RESISTÊNCIA À RUPTURA TRANSVERSAL (TRS)

A Figura 36 apresenta os resultados da resistência à ruptura transversal média para cada condição em estudo. Os resultados apresentaram os maiores valores para as amostras temperadas e revenidas com tratamento de jateamento. É importante ressaltar que, a condição de amostras temperadas e revenidas com jateamento obteve o conjunto com os menores valores de desvio padrão para densidade relativa, o que fez com que sua média da TRS fosse significantemente maior que das outras condições. As amostras boretadas, normalizadas e boretadas com recobrimento TiN, obtiveram os menores valores de TRS. Uma análise de variância mostrou diferenças estatisticamente significativas nos resultados de TRS, ou

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 M ic ro h ar d n e ss (HV, 25g) Distância da superfície (µm)

seja, as diferenças amostrais não são decorrentes do acaso.

Figura 36 - Valores médios de densidade e resistência à ruptura transversal para cada condição _{– média 15} amostras

Fonte: Produção do próprio Autor.

Observou-se uma grande variação de densidade das amostras após a sinterização, que conduz a uma investigação minuciosa a respeito do efeito da porosidade sobre as propriedades do material. Conforme os autores WU, SHU, et al., (2014) afirmaram, as aplicações da metalurgia do pó possuem normalmente entre 5 e 15% de porosidade. A literatura (DOROFEEV e SELEVTSOVA,

6,96 (g/cm³) 6,91 (g/cm³) 7,46 (g/cm³) 6,81 (g/cm³) 6,95 (g/cm³) 6,89 (g/cm³) 0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 TRS ( M Pa)

2001) também afirma que, para a boretação acima de 20% de porosidade a espessura da camada sólida de boretos diminui.

Para que se possa comparar eficazmente todas as condições, visando analisar o efeito dos tratamentos térmicos na TRS, é necessário uma análise mais detalhada sobre estes resultados de TRS. Reduzindo a quantidade de amostras de forma a obter um menor desvio padrão para as densidades, obtém-se valores mais confiáveis da resistência à ruptura transversal, e assim levando em consideração apenas o efeito dos tratamentos térmicos. Estabeleceu-se então a quantidade de 5 amostras por condição e densidade na faixa de 7,30 ± 0,0158 g/cm³, obtendo-se assim uma densidade relativa de 85 ± 0,183 %.

Dessa forma é possível estabelecer uma comparação dos valores de TRS, levando em consideração apenas o efeito dos tratamentos realizados e descartando o efeito dessa variação de porosidades, uma vez que a TRS é muito sensível aos níveis da mesma. Essa análise pode ser observada na Figura 37.

Através da Figura 37, pode-se observar que as amostras com melhor desempenho foram as amostras nas condições de como-Sinterizadas e Temperadas e Revenidas. As amostras com os piores desempenhos foram as amostras com camada de boretos e com recobrimento de TiN.

Relacionando os valores de dureza, as amostras boretadas e com recobrimento TiN obtiveram um ganho de aproximadamente 240% de dureza em relação as amostras sem tratamento (Sinterizadas) e 140% de dureza se comparadas aos outros tratamentos térmicos (Normalização e Têmpera e Revenido). A resistência à ruptura transversal das amostras com camada superficial (boretadas e boretadas + TiN) sofrem uma queda de até

30% em relação as amostras da condição como- Sinterizadas, que no caso obtiveram o melhor desempenho no ensaio TRS - média de 5 amostras.

Figura 37 - Densidade e TRS - média 5 amostras

Fonte: Produção do próprio Autor.

A Figura 38 relaciona os resultados obtidos do ensaio de resistência à ruptura transversal, a dureza e a densidade das amostras para cada condição.

Historicamente tem sido citado por engenheiros de aplicação na indústria que, a TRS é inversamente proporcional à dureza, ou seja, a TRS aumenta quando dureza diminui (ALMOND, 1981; BONJOUR, STELLRAM e NYON, 1980). Porém, observando a Figura 38 é possível notar que a dureza e a resistência à ruptura não são diretamente proporcionais. Analisando os resultados das amostras normalizadas e das amostras temperadas e

7,30 g/cm³ 7,32 g/cm³ 7,30 g/cm³ _g/cm³7,31 7,31 g/cm³ 7,34 g/cm³ 0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00 TRS [M Pa ]

revenidas com jateamento, pode-se observar que, na primeira condição a TRS é maior (1611 MPa) para uma dureza maior (1097,6 HV0,025), e na segunda condição a

TRS é maior (1963 MPa) para uma dureza menor (784 HV0,025). Porém ao analisar a influência da porosidade, é

notável que sua influência sobre a TRS é acentuada e se destaca como um dos principais fatores sobre a resistência à ruptura transversal. Quanto maior a quantidade de poros, menor a densidade do material, e consequentemente menor a sua resistência à ruptura transversal. A TRS é muito sensível aos níveis de porosidade, os dados mostram que variações na faixa de 3% nos níveis de porosidade, alteram até em 20% os resultados de resistência à ruptura.

Figura 38 - Relação entre TRS x HV x Densidade