1) O documento discute a cavitação e sua relação com a resistência de metais e ligas. A estrutura cristalina, fases presentes, e propriedades mecânicas das fases afetam a resistência à cavitação. Ligas que contêm carbonetos como segunda fase geralmente apresentam melhor desempenho, com a fração volumétrica e morfologia dos carbonetos sendo fatores importantes.

1. 1) Cavitação Causas naturais Fatores que afetam Abrasivo Ângulo de incidência Velocidade Material base Seleção de materiais e exemplos 07 – Erosão e cavitação

4. Desgaste por cavitação O termo cavitação é utilizado para descrever as modificações das fases líquido e gás que ocorrem nas pressões dinâmicas do fluido em áreas de escoamento acelerado, nas quais a pressão de vapor é reduzida de forma localizada.

5. Mecanismos de dano Ondas de choque Microjatos

6. Dinâmica do Colapso A pressão interna é capaz de “frear” o colapso dissipando energia

7. Dinâmica do Colapso Altas pressões são geradas nas vizinhanças do colapso Para que ocorra desgaste bolha deve estar próxima da superfície sólida

8. Resistência de metais e ligas à cavitação Estrutura cristalina Metais monofásicos Energia de defeito de empilhamento Transformação de fase Metais polifásicos Quantidade da segunda fase Propriedades mecânicas das fases (encruamento e tensão de escoamento)‏

9. Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 Energia de defeito de empilhamento

10. Energia de defeito de empilhamento

11. Modulo e dureza não apresentam correlação Correlação EDE X running in e com taxa de desgaste Energia de defeito de empilhamento

12. Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 5 min de ensaio Energia de defeito de empilhamento

13. Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 15 min de ensaio Energia de defeito de empilhamento

14. Latão 70-30 180 min de ensaio Latão 85-15

17. Danos se iniciam em contornos de grão e nas maclas

18. Correlação com trabalho elástico, total, dureza

20. Resistência de metais e ligas à cavitação Estrutura cristalina Metais monofásicos Energia de defeito de empilhamento Transformação de fase Metais polifásicos Quantidade da segunda fase Propriedades mecânicas das fases (encruamento e tensão de escoamento)‏

21. Segunda fase

22. Simulação por elementos finitos Programas: ppm2oof (geração de malhas a partir de micrografias digitalizadas)‏ oof2abaqus (gera arquivo de input)‏ ABAQUS Carregamento: semelhança ao processo de shot-peening Segunda fase

23. Microestruturas de solidificação Ligas 35% Cr carboneto predominante M 23 C 6 Ligas 25% Cr carboneto predominante M 7 C 3

24. 25% cromo 35% cromo As ligas do grupo com 35% de cromo apresentaram melhor desempenho do que as ligas com 25% de cromo Segunda fase

25. Ensaios de cavitação Para entender a relação entre resistência ao desgaste e carbonetos é necessário incluir na análise: Fração volumétrica Morfologia Propriedades mecânicas (tensão de escoamento e encruamento) da matriz Para entender a relação entre resistência ao desgaste e carbonetos é necessário incluir na análise: Fração volumétrica Morfologia Propriedades mecânicas (tensão de escoamento e encruamento) da matriz Segunda fase 0,01-0,05 Austenita+carbonetos Este trabalho 0,03-0,19 Austenita+ferrita Aço duplex 0,06 Ferrita+perlita SAE 1045 0,04 Austenita+ferrita AISI 347 0,03 Austenita AISI 304 Taxa de desgaste (mg/min)‏ Estrutura Material

26. A perda de massa (média) das ligas estudadas depende da fração volumétrica de carbonetos Segunda fase

27. Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 Arrancamento preferencial do carboneto (em especial o primário)‏ Segunda fase

28. Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 Carbonetos são submetidos a maiores tensões do que a matriz Segunda fase

29. Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 O arrancamento dos carbonetos gera concentradores de tensão e a resistência do material depende da capacidade da matriz suportar solicitações na presença de defeitos Segunda fase

30. Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 Desgaste preferencial da matriz Segunda fase

31. Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 Mudança na morfologia do carboneto altera distribuição de tensões entre as fases. Austenita sofre maiores tensões Carbonetos Matriz Segunda fase

32. Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 A resistência ao desgaste do material aumenta com o aumento da resistência à deformação plástica Segunda fase

33. Segunda fase Obteve-se correlação entre resistência ao desgaste e propriedades mecânicas medidas na escala microestrutural

35. Efeito da nitretação

38. Referências MORGANTI, M.P.S. LEBRÃO, S.M.G. LAURIA, D. CUPPARI, M.G.V. Estudo do desgaste por cavitação do cobre e suas ligas. D. H. MESA, A. TORO, A. SINATORA AND A. P. TSCHIPTSCHIN The effect of testing temperature on corrosion–erosion resistance of martensitic stainless steels, Wear , Volume 255, n. 1-6, August-September 2003, pp.139-145 CUPPARI, M.G.V., SOUZA, R.M., SINATORA, A. Effect of hard second phase on cavitation erosion of Fe-Cr-Ni-C alloys. Wear 258 (2005) 596-603 CUPPARI, M.G.V., WISCHNOWSKI, F.TANAKA, D.K., SINATORA, A. Correlation between microstructure and cavitation-erosion of hich chromium cast steel. Wear 225-229 (1999) 517-522 SANTOS, J.F. GARZÓN, C.M., TSCHIPTSCHIN, A.P. Improvement of cavitation erosion resistance of an ASIX 304L austenitic stailess steel by high tperature gas nitriding. Materials Science and Egineering a 382 (2004) 378-386 GODOY, C., MANCOSU, R.D., LIMA, M.M. BRANDÃO, D. HOUSDEN, J., AVELAR-BATISTA, J.C. Influence of plasma nitriding and PAPVD Cr 1-xNx coating on the cavitation erosion resistance of an AISEI 1045 steeel. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 5370-5378. 07 – Cavitação

39. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 25Cr-15Ni

40. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 25Cr-25Ni

41. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 35Cr-15Ni

42. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 35Cr-15Ni