Classificação de materiais de revestimento

Este artigo lança luz sobre os nove principais tipos de materiais de revestimento. Os tipos são: 1. Carboneto de tungstênio 2. Carbonetos de cromo 3. Aços ferramenta de alta velocidade 4. Aços austeníticos de manganês 5. Aços inoxidáveis ​​austeníticos 6. Aços inoxidáveis ​​martensíticos 7. Metais de superfície cobalto-base 8. Níquel-superfícies de base de ligas 9. Cobre- Ligas de superfície de base.

Tipo 1. Carbureto de Tungstênio:

O carboneto de tungstênio é o mais duro e, em geral, o mais resistente à abrasão de todos os materiais de revestimento. É comercializado sob a forma de tubos de aço suaves, preenchidos com grânulos esmagados e dimensionados de carboneto de tungstênio fundido na proporção de 60% de carboneto e 40% de material de tubo em peso. O mesmo material de metal duro também está disponível como grânulos soltos que podem ser usados ​​no metal base como fluxo na soldagem de arco submerso.

O processo de soldagem selecionado para revestimento com carboneto de tungstênio deve ser tal que os grânulos de metal duro permaneçam não dissolvidos. Isso é feito melhor pelo processo de entrada de calor baixo, como a soldagem de oxiacetileno, que é, portanto, preferida para todas as aplicações críticas, como a pavimentação de brocas de perfuração de poços de petróleo. O processo pode adicionar carbono à matriz melhorando sua dureza. Esses depósitos têm maior resistência à abrasão do que qualquer outro tipo de revestimento.

A soldagem a arco, se usada, pode dissolver alguns ou todos os grânulos, afetando a dureza do depósito. Por causa de seu custo mais baixo, a soldagem a arco é, no entanto, geralmente usada para pavimentação de equipamentos de terraplanagem e mineração.

A espessura de revestimento usual é de cerca de 3 mm. Embora o carboneto de tungstênio tenha uma dureza muito alta, ele não pode ser medido na escala Rockwell C por causa da matriz macia na qual os grânulos de metal duro estão embutidos; o material fica entre 90 e 95 na Rockwell A-scale.

As aplicações típicas deste material são para pavimentar as arestas de corte de brocas de rocha, a superfície de desgaste de mineração, pedreiras, escavação e equipamentos de movimentação de terra.

Tipo # 2. Carboneto de Cromo:

As hastes de solda austeníticas de ferro de alto teor de cromo provaram ser muito populares para o revestimento onde a erosão ou a abrasão por arranhamento de baixa tensão são encontradas como no solo arenoso. É por isso que a superfície de equipamentos agrícolas, máquinas e peças é feita por esses ferros.

A soldagem a arco é usada em componentes pesados ​​e grandes áreas, enquanto a soldagem com oxi-acetileno é mais útil para seções finas. Recomenda-se a superfície com o processo de oxiacetileno em posição fiat com 3 redutoras de penas para cone. A reconstrução de arados e as fresas combinadas são aplicações típicas, porque esses metais de enchimento fluem bem o suficiente para produzir um depósito de bordas finas.

A resistência ao impacto desses depósitos é baixa. No entanto, os depósitos de carboneto de cromo fornecem excelente resistência à oxidação, mas a resistência à corrosão líquida não é muito eficaz. A resistência ao desgaste (convulsão ou colagem) é melhor que a do aço endurecido comum.

Depósitos de carboneto de cromo tipicamente variam em dureza de 40 a 63 Rockwell C; no entanto, para o revestimento com processo de gás oxi-combustível, é em torno de Rc 56 com uma faixa de Rc 51 a Rc 62. A diluição de depósitos pelo metal base reduz a resistência à abrasão da primeira camada.

Portanto, para atingir a máxima resistência à abrasão, duas camadas devem ser usadas com baixa corrente empregada na primeira camada para minimizar a penetração e a diluição. Como os depósitos de carboneto de cromo não são afetados pelo tratamento térmico, a taxa de resfriamento não tem efeito sobre sua resistência ao desgaste. O metal depositado desenvolve uma superfície lisa com desgaste e pode, assim, ser usado para proteger superfícies em contato deslizante. É por isso que os rolamentos para uso em altas temperaturas ou em ambientes corrosivos são frequentemente revestidos com carboneto de cromo.

Aplicações industriais típicas de revestimento por carboneto de cromo incluem revestimentos para ferramentas de movimentação de terra, ou peças de máquinas expostas a materiais abrasivos, e para calhas e slides que transportam minérios com carga de impacto suficiente. Outras aplicações incluem o revestimento de calhas de coque, guias de bobinas de cabo, equipamentos de jateamento de areia, bem como peças submetidas à erosão por catalisadores de 510 ° C em refinarias e abrasão por coque quente.

Tipo # 3. Aços Ferramenta de Alta Velocidade:

Estes metais de enchimento produzem metal de solda que pode reter a dureza a alta temperatura até cerca de 600 ° C, bem como proporcionar uma boa resistência ao desgaste e tenacidade. Esses enchimentos com alto teor de carbono são bem adequados para depositar depósitos para trabalhos de corte e usinagem (retenção de bordas), enquanto aqueles com menos carbono são mais adequados para ferramentas de trabalho a quente, como matrizes de forjamento a quente e para trabalhos que exigem dureza.

A dureza Rockwell do metal de adição não diluído na condição como soldada está na faixa de Rc 55 a Rc 60. A dureza do metal de solda, no entanto, pode ser reduzida para Rc 30 por recozimento para usinagem e pode ser elevada novamente para seu nível mais alto pela têmpera e revenimento.

Embora essas ligas não devam fornecer depósitos resistentes à abrasão, mas a resistência à deformação em alta temperatura de até cerca de 600 ° C é sua característica principal. Estas ligas são, por conseguinte, úteis para revestir os componentes que necessitam de resistência à abrasão a quente, tal como no recapeamento do interior da zona de combustão de uma caldeira em que o "flyash" é quente e abrasivo. A resistência à compressão desses depósitos também é muito boa, por isso eles são uma boa opção para a reparação de moldes de trabalho a quente e para a reconstrução de lâminas de máquinas-ferramenta.

Algumas dessas ligas fornecem depósitos muito duros, que podem necessitar de ferramentas de corte de cerâmica ou mesmo de diamante ou rebolo para acabamento. Estes depósitos são colocados pelo pré-aquecimento do metal base a 150 ° C para evitar o arrefecimento das fissuras nos depósitos.

Se esses depósitos precisarem de usinagem, eles serão recozidos a uma temperatura de 845 a 1205 ° C. Para posterior endurecimento, a temperatura é aumentada para 1205 a 1230 ° C, a qual é seguida por resfriamento a ar ou óleo; em seguida, reaqueça a 550 ° C por 2 horas e deixe o ar esfriar até a temperatura ambiente para dar o temperamento necessário ao depósito.

As aplicações típicas para ligas de aço de ferramenta de alta velocidade são para ferramentas de corte de superfície, lâminas de cisalhamento, alargadores, matrizes de moldagem, matrizes de cisalhamento, guias de cabos, tenazes de lingote e para reconstrução de brochas e trabalhos de reparo de ferramentas semelhantes.

Tipo # 4. Aços Manganês Austeníticos:

Os depósitos de material de revestimento duro de aço manganês austenítico normalmente contêm de 11 a 14% de manganês e são resistentes e endurecem, embora essas ligas não possuam resistência à abrasão muito alta, mas têm excelente resistência ao impacto na condição de depósito. A diluição do depósito pelo metal de base pode reduzir ligeiramente a resistência ao desgaste; portanto, dois depósitos de camada são recomendados para melhor desempenho.

Como esses aços trabalham endurecem rapidamente e são quebradiços em altas temperaturas, o metal depositado deve ser penteado imediatamente após o depósito de cada conta. Em nenhum caso, um cordão depositado com mais de 225 mm deve ser deixado sem peening imediato, uma vez que é mais provável que o craqueamento ocorra acima de 815 ° C.

O equipamento submetido à abrasão muito severa da rocha com partículas de quartzo pode ser aplainado primeiro por amolar o metal base com aço Mn austenítico que é então coberto com um depósito de ferro fundido martensítico duro que proporciona resistência à abrasão extremamente alta. Da mesma forma, os aços carbono podem ser revestidos primeiro colocando uma camada de revestimento de aço inoxidável austenítico que é então revestida com aço austenítico Mn. Este procedimento evita o desenvolvimento de fissuras que podem ocorrer caso o aço austenítico Mn seja colocado sem uma camada de revestimento.

A dureza do metal depositado é de apenas cerca de 170 a 230 BHN (Rc 6 a Rc 18), no entanto, este trabalho de material endurece muito rapidamente até 450 a 550 BHN (Rc 45 a Rc 55). Devido a esta tendência de endurecimento do trabalho, estes aços ficam mais duros à medida que são batidos e martelados em serviço.

É por isso que o equipamento usado no esmagamento de rocha branda e no transporte de calcário, dolomita ou xisto pode ser ressurgido com depósitos de aço-M austenítico. Outra aplicação típica é a superfície de uma calha de minério onde grandes rochas podem ocasionalmente atingir a rampa com grande força.

O depósito de aço-manganês austenítico também pode suportar tensões muito altas, portanto, seu uso em aplicações como o britador de mandíbula, como também o sapo ferroviário e as chaves de cruzamento. Áreas extensas como em trituradores e peças de escavadeira são geralmente recuperadas com uma combinação de barras de preenchimento e enchimento.

Essas barras de enchimento são planos e arredondados de aço Mn alto que são soldados no lugar com eletrodos de aço M austenítico. Essa proteção pode ser aplicada a cerca de 75 mm de espessura, que é o limite superior para métodos comuns de proteção de superfície.

A resistência ao desgaste metal-metal do aço austenítico Mn é geralmente excelente. Embora a resistência à compressão do metal depositado seja baixa, qualquer força de compressão aumenta rapidamente a resistência. É por isso que às vezes é usado para aplicações de bombardeio, martelamento e bombeamento. A usinagem desses depósitos é muito difícil, no entanto, as superfícies podem ser retificadas para dar o acabamento final.

Tipo 5. Aços Inoxidáveis ​​Austeníticos:

Estes aços não fornecem revestimento duro no sentido geral do termo, no entanto, os depósitos feitos por estes aços são revestimentos extremamente resistentes e dúcteis com resistência excepcionalmente boa ao lascamento de força de impacto repetida. Estes depósitos também são muito bons em resistência à corrosão. O uso típico desses aços é feito para revestir lâminas de turbinas hidráulicas para fornecer proteção contra corrosão e erosão por cavitação.

Aços inoxidáveis ​​austestinosos também são usados ​​às vezes para fornecer camadas de manteiga. Para tais aplicações, eletrodos E 308 e E 312 são geralmente usados; este último, devido ao seu maior teor de liga, é menos afetado pela diluição.

Tipo # 6. Inox Martensítico:

Aços inoxidáveis ​​martensíticos dos tipos 410 e 420 utilizados para pavimentação produzem depósitos homogêneos densos com boa resistência ao craqueamento. Para alcançar os melhores resultados, esses depósitos são feitos em multicamadas; em qualquer caso não menos que duas camadas devem ser empregadas. Esses depósitos são geralmente usados ​​na condição de depósito, mas, se necessário, podem ser usinados com ferramentas de metal duro.

Os depósitos de aço inoxidável martensítico são amplamente utilizados onde o desgaste metal-metal é encontrado, como para rolamentos que operam em temperaturas elevadas e para rolos usados ​​em aços. Uma aplicação típica é o revestimento de back up roll em um laminador a quente.

Tipo # 7. Metais de superfície cobalto-base:

As ligas à base de Cabalt geralmente contêm 26-33% Cr, 3-14% W e 0, 7- 3, 0% C. Os depósitos feitos por estas ligas têm boa dureza e resistência à abrasão que aumentam com os teores de carbono e tungstênio, assim como a sensibilidade à quebra .

Ligas à base de cobalto têm alta resistência à oxidação, à corrosão e ao calor; um tipo de carbono é excelente para válvulas de escape de revestimento duro usadas para motores de combustão interna. Esses depósitos podem reter alta dureza e resistência à fluência até 540 ° C. Algumas dessas ligas são usadas para aplicação com temperatura de serviço de até 980 ° C.

Estas ligas também apresentam uma resistência muito boa ao desgaste metal-metal, no entanto, a sua resposta ao tratamento térmico é insignificante. O tratamento para aliviar o estresse pode ser empregado para minimizar as rachaduras.

Quando o processo oxi-acetileno é empregado para pavimentação com ligas à base de cobalto, sugere-se 3X de chama redutora de pena-para-cone; pré-aquecimento a 430 ° C com chama neutra é aconselhável para seções pesadas. Para soldagem a arco de metal blindado (SMAW), a corrente contínua com eletrodo negativo (dcen) é usada com comprimento de arco curto. O revestimento com o processo de oxi-acetileno pode aumentar o teor de carbono enquanto o SMAW pode reduzi-lo, de modo que os efeitos correspondentes no metal depositado podem ser levados em conta para se chegar às propriedades desejadas do metal depositado.

Digite # 8. Ligas de revestimento de níquel-base:

As ligas de revestimento de base de Ni mais comuns contêm 0-3-1, 0% C, 8-18% Cr, 2, 0-45% B e 1, 2-5-5% de Si e ferro. Estas ligas podem ser revestidas por pulverização para atingir a espessura desejada da camada depositada. Dependendo das características desejadas do metal depositado, essas ligas também podem conter cobre, cromo, molibdênio, cromo-molibdênio e cromo-molibdênio-tungstênio.

Se disponível na forma de arame, essas ligas à base de Ni podem ser depositadas pelo processo de soldagem por arco de metal a gás (GMAW); que elimina o uso de fluxo e evita o pick-up de carbono do substrato. Quando usado em seu modo automático, o processo pode ser empregado para depositar o metal em vasos cilíndricos para resistência contra corrosão.

Na forma de pó, as ligas Ni-base contendo cromo e boro são pulverizadas a fogo para obter uma superfície mais uniforme em contornos irregulares do que é possível com métodos convencionais.

Devido à sua dureza a quente e resistência à erosão, a aplicação típica de ligas do tipo Ni-Cr-B é em bombas de poço de petróleo enquanto a resistência à erosão por gás de escape das ligas Ni-Cr-Mo as torna adequadas para revestimento em válvulas de escapamento de automóveis e aeronaves. .

Digite # 9. Ligas de superfície de cobre-base:

As ligas de revestimento de base de cobre são empregadas principalmente para resistir à erosão por corrosão e cavitação em metais de base menos caros como o ferro. A maioria dessas ligas é resistente ao ataque atmosférico, corrosão por sal e água doce, e solução alcalina não-amoniacal e ácidos redutores; no entanto, eles não são adequados para serviço de temperatura elevada acima de 200-260 ° C.

As propriedades do depósito de solda são afetadas pelo processo de soldagem utilizado. Os métodos de soldagem a arco de oxiacetileno e gás de tungstênio (GTAW) são preferidos para revestir o substrato de aço para evitar a coleta de ferro, que age como um endurecedor. Os métodos SMAW e GMAW requerem uma técnica rápida e ampla de tecelagem por push para a primeira camada. Grandes áreas são reveladas pelo processo GMAW, enquanto para pequenos reparos, o processo de GTAW com o eletrodo thoriated é favorecido.

Devido às suas propriedades de anti-gripagem e resistência às propriedades de desgaste por atrito, as ligas à base de cobre são usadas tipicamente para o revestimento de superfícies de rolamento.