MODOS DE DESGASTE

Assim como Gava et al (2013) verificaram em seu trabalho, utilizando o SiO2 como

abrasivo, em todas as condições de ensaio deste estudo, sejam das amostras nitretadas ou das sem tratamento, houve predominância de desgaste característico

por riscamento (dois-corpos). Entretanto, alguns pontos requerem maiores análises e serão discutidos ao longo desta Seção.

A Figura 39 apresenta uma imagem da superfície das amostras (a) sem tratamento e (b) nitretadas, ambas ensaiadas com carga de 0,3 N e concentração de abrasivo de 1g/cm³. Nota-se que na amostra sem tratamento não há uma característica de desgaste por riscamento bem definida. Os sulcos expostos na imagem não apresentam uma boa formação quanto ao aspecto de desgaste microabrasivo. A baixa concentração de abrasivo aplicada no ensaio pode explicar esse aspecto, uma vez que a relação de partículas por carga é baixa, o que aumenta a possibilidade de contato metal com metal (ou corpo e contra-corpo).

FIGURA 39 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,3 N e concentração de SiO2 de 1 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

Shipway e Hodge (2000) afirmam que estes sulcos característicos são relativos a desgastes localizados, ou formados por uma rota preferencial das partículas abrasivas e que, dependendo da dimensão, tais sulcos podem acarretar em erros nos cálculos quando utilizada a Equação de Archard.

Para a amostra nitretada (Figura 39(b)) as ranhuras são quase imperceptíveis, mas apresentam um aspecto de degaste por riscamento mais destacado, quando comparada a amostra sem tratamento.

FIGURA 40 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,3N e concentração de SiO2 de 10g/100ml. Ampliação 500X.

Fonte: Autor, 2015.

A Figura 40 comprova que tanto para a amostra (a) sem tratamento como para a amostra (b) nitretada. O aumento da concentração de abrasivo (0,1 g/cm³) para a mesma carga de ensaio (0,3 N) favorece o desgaste por dois corpos (riscamento). Esse fato provavelmente está relacionado à partição de carga por partículas.

O modo de desgaste caracterizado por “microrolling abrasion”, ou conforme relatado por Cozza (2011), micro-rolamento, não foi observado nessas concentrações (0,01 g/cm³ e 0,1 g/cm³) para a carga de ensaio de 0,3 N.

As Figuras 41 (a) e (b) mostram que, para as amostras ensaiadas com 0,3 N e concentração de lama abrasiva de 0,3 g/cm³, a predominância do desgaste por riscamento fica mais clara, o que indica que o aumento da concentração favorece esse modo de desgaste.

FIGURA 41– Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,3 N e concentração de SiO2 de 30 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

Na Figura 42 (a) e (b) pode se confirmar a predominância do modo de desgaste por riscamento, alcançada em 0,3N e com concentração de lama abrasiva de 0,75 g/cm³, reforçando a afirmação que a partição de carga por partícula, influencia diretamente do modo de desgaste do material, seja ele (a) sem tratamento ou (b) nitretado.

FIGURA 42 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,3 N e concentração de SiO2 de 75 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

a) b)

Para carga de 0,5N e concentração de 0,01 g/cm³, o aspecto superficial do material foi similar ao observado para carga de 0,3 N. Observa-se para a amostra que não passou pelo tratamento de nitretação (Figura 43 (a)) uma maior ocorrência de sulcos mais alargados e uma concentração de sulcos característicos por riscamento mais localizados no centro da imagem.

FIGURA 43 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,5 N e concentração de SiO2 de 1 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

A região em destaque (Figura 43) apresenta um princípio de desgaste característico por riscamento. Porém, em função da baixa concentração de abrasivo (0,01 g/cm³) não há uma evolução das ranhuras, assim como observado nas amostras ensaiadas em mesma concentração de abrasivo com 0,3 N de carga normal.

A Figura 44 apresenta uma ampliação da superfície da amostra sem tratamento, ensaiada com 0,5 N e 0,01 g/cm³. Na imagem a hipótese da ocorrência de um contato metal com metal, livre de partículas de SiO2, é reforçada. Notam-se diversos

pontos de desprendimento de material, conforme indicado pelas setas.

Ranhuras características de desgaste por riscamento

FIGURA 44 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L não nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,5 N e concentração de SiO2 de 1 g/100ml. Ampliação 2500X.

Fonte: Autor, 2015.

Pode-se verificar, também, a ocorrência de micro-rolamentos, provavelmente provocados pelas partículas do próprio material ao se desprenderem durante o processo de desgaste.

As superfícies das amostras ensaiadas com carga de 0,5 N e concentração de abrasivo de 0,1 g/cm³ (Figura 45) não apresentam um aspecto muito diferente das amostras ensaiadas na mesma concentração de abrasivo (0,1 g/cm³) em cargas de 0,3 N, exceto pelo aspecto mais destacado de desgaste por riscamento da amostra sem tratamento e ausência de sulcos, provavelmente, proporcionadas pelo aumento da carga de ensaio. É notório, porém, que o aumento da concentração de lama abrasiva, de 0,01 g/cm³ para 0,1 g/cm³ na mesma carga de ensaio (0,5 N), favorece a formação do desgaste por riscamento.

Micro-rolamentos Características de desgaste adesivo. Características de desgaste adesivo. Características de desgaste adesivo. Micro-rolamentos

FIGURA 45 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,5 N e concentração de SiO2 de 10 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

As Figuras 46 e 47 mostram que, o aumento da concentração de lama abrasiva destaca a formação da característica de desgaste por riscamento em cargas de 0,5 N, o que indica que o aumento da concentração, também para essa condição de carga, contribui para a formação das ranhuras características de desgaste por riscamento.

FIGURA 46 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,5 N e concentração de SiO2 de 30 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

a) _b)

FIGURA 47 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 0,5 N e concentração de SiO2 de 75 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

A aplicação da carga de 1,0 N associada à concentração de 0,01 g/cm³ de lama abrasiva parece não influenciar no aspecto superficial da amostra nitretada (Figura 48 (b)), entretanto, para o caso da amostra sem o tratamento o alargamento dos sulcos e a ausência das ranhuras características de riscamento destaca-se mais do que em qualquer outra condição de carga discutida até aqui (Figura 48 (a)).

FIGURA 48 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 1g/100ml. Ampliação 500X.

Fonte: Autor, 2015.

a) b)

A Figura 49 apresenta uma ampliação da superfície da amostra sem tratamento, ensaiada com carga de 1,0 N e concentração de 0,01 g/cm³ de lama abrasiva. Na imagem é possível identificar algumas características de desgaste por riscamento, entretanto, destaca-se o aspecto similar para as amostras ensaiadas em concentrações de lama abrasiva baixas. Nota-se também que o aumento da carga favorece esse comportamento.

FIGURA 49 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L não nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 1 g/100ml. Ampliação 2500 X.

Fonte: Autor, 2015.

A Figura 50 mostra que o aumento da concentração de abrasivo para 0,1 g/cm³ favorece a formação de um desgaste característico por riscamento, principalmente para a amostra nitretada (Figura 50 (b)). Nota-se que para a amostra sem tratamento (Figura 50 (a)) há predominância do mecanismo por riscamento, porém, com alguns sulcos alargados, conforme indicado pelas setas.

FIGURA 50 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 10 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

Na ampliação da imagem na Figura 51 observa-se o aspecto diferente da superfície (área delimitada pela linha vermelha), nota-se que nas extremidades há predominância de desgaste por riscamento. É possível notar também a presença de micro-rolamentos entre esses sulcos e nas ranhuras características de riscamento.

FIGURA 51 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L não nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 10 g/100ml. Ampliação 2500X.

Fonte: Autor, 2015.

Sulcos alargados

Sulcos alargados

Região com ausência de ranhuras características de riscamento (dois-corpos)

Assim como em todas as outras condições de carga e abrasivos, discutidas até aqui, as amostras nitretadas, não apresentaram sulcos tão profundos e alargados,

conforme mostra a Figura 52.

FIGURA 52 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 10 g/100ml. Ampliação 2500 X.

Fonte: Autor, 2015.

Percebe-se que a predominância do desgaste por riscamento é muito maior para a amostra nitretada do que para a amostra sem tratamento nas mesmas condições de ensaio. No entanto, há uma região onde a formação das ranhuras não se apresenta uniforme, conforme indicado na Figura 53. O aumento da dureza, provocado pela formação da camada de nitretos, provavelmente é responsável por essas características.

Analisando a Figura 53 (a) nota-se que com o aumento da concentração de lama abrasiva, de 0,1 g/cm³ para 0,3 g/cm³, há uma maior definição do desgaste por

riscamento. A amostra nitretada (Figura 53 (b)) não apresenta uma característica muito diferente, se comparada a superfície obtida da amostra ensaiada em 0,1 g/cm³, mantendo o aspecto de riscamento (ou dois-corpos).

FIGURA 53 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 30g/100ml. Ampliação 500X.

Fonte: Autor, 2015.

A figura 54 mostra uma ampliação da imagem da Figura 53(a). Novamente, reforça- se a afirmação de que a concentração de abrasivo influencia diretamente no modo de desgaste. Observa-se, nesse caso, a presença de pontos de micro-rolamentos bastante acentuada, em alguns casos, indicando uma possível transição de mecanismos de riscamento para um modo misto, conforme relatado por Trezona et al. (1999).

FIGURA 54 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 30g/100ml. Ampliação 2500X.

Fonte: Autor, 2015.

A Figura 55 mostra que o desgaste por riscamento se evidencia, para carga de 1,0 N, quando utilizada uma concentração de 0,75 g/cm³ de lama abrasiva. Não se nota para a superfície da amostra sem tratamento (Figura 56 (a)) a presença de sulcos, conforme identificado em outras concentrações.

FIGURA 55 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 75 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

Os pontos de micro-rolamentos também são acentuados para essa condição de ensaio (Figura 56). Infere-se que o aumento da concentração de abrasivo, associado ao aumento da carga, pode influenciar na transição dos modos de desgaste de riscamento para um modo misto.

FIGURA 56 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 1,0 N e concentração de SiO2 de 75 g/100ml. Ampliação 2500 X.

Fonte: Autor, 2015.

As Figuras 57 a 60 mostram as superfícies após ensaios realizados com carga de 2,0 N em diferentes concentrações. Por apresentarem aspecto muito similar aos resultados alcançados nos ensaios com carga de 1,0 N, não serão discutidas detalhadamente, exceto em casos pontuais.

FIGURA 57 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 2,0 N e concentração de SiO2 de 1 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

FIGURA 58 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 2,0 N e concentração de SiO2 de 10 g/100ml. Ampliação 500 X.

Fonte: Autor, 2015.

a) b)

FIGURA 59 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 2,0 N e concentração de SiO2 de 30 g/100ml. Ampliação 500X.

Fonte: Autor, 2015.

FIGURA 60 – Superfície de desgaste do aço AISI 316L (a) não nitretado e (b) nitretado, após ensaio de desgaste microabrasivo realizado sob carga normal de 2,0 N e concentração de SiO2 de 75 g/100ml. Ampliação 500X.

Fonte: Autor, 2015.

5.5 EVOLUÇÃO DO COEFICIENTE DE DESGASTE E A RELAÇÃO COM O