Efeito do tratamento térmico a laser no ferro fundido cinzento e nodular: avaliação da microestrutura, energia absorvida ao impacto e resistência ao desgaste

Abstract

Na indústria de ferramentais automotivos, o ferro fundido cinzento (FFC) da classe G2500 é utilizado na fabricação de matrizes de estampagem devido à sua facilidade de usinagem e ao baixo custo. No entanto, sua microestrutura composta por perlita e grafitas lamelares lhe confere fragilidade. Em contrapartida, o ferro fundido nodular (FFN) da classe D6510, com microestrutura ferrítica e grafitas esferoidais, apresenta desempenho mecânico superior, apesar do custo mais elevado. Entretanto, o FFC pode apresentar maior dureza e melhor desempenho tribológico. Neste contexto, o presente trabalho investiga a viabilidade de modificar a superfície do FFC por Tratamento Térmico a Laser (Laser Heat Treatment - LHT), comparando microestrutura, dureza, absorção de energia ao impacto Charpy e desempenho tribológico do FFC e do FFN nos estados como recebido e após o LHT. Definidos os parâmetros LHT otimizados, foram tratadas amostras de ambos os materiais. As superfícies e seções transversais destas foram caracterizadas quanto à ausência de defeitos, microestrutura por microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), dureza Vickers (HV), energia absorvida ao impacto pelo ensaio Charpy na configuração sem entalhe, e desempenho tribológico pelo ensaio de deslizamento esfera sobre disco em meio seco. O MEV também foi utilizado nas avaliações de fractografia resultantes do ensaio de impacto e das superfícies desgastadas oriundas do ensaio tribológico, respectivamente. Os resultados demonstraram que o LHT produziu camadas tratadas de espessuras homogêneas e livres de trincas, o que denota a robustez dos parâmetros LHT utilizados. A microestrutura demonstrou martensita refinada com dureza média superior a 800 HV0,1 para ambos os materiais. Porém, a energia absorvida pelo impacto Charpy foi reduzida em 40% no FFN e 25% no FFC. Do ponto de vista tribológico, o LHT revelou-se vantajoso para o FFN e prejudicial para o FFC, sendo que neste último, a superfície foi fragilizada, fenômeno que intensificou a ação dos mecanismos de desgaste atuante, através da formação de interfaces abrasivas em função do desprendimento de debris, que atuaram como um terceiro corpo. Além disso, o efeito lubrificante das camadas de óxidos formadas foi mais eficiente no FFN, o que reduziu a ação do mecanismo de desgaste adesivo.