Resumo: O presente trabalho teve como objetivo determinar parâmetros de processamento a laser para deposição de revestimentos de Stellite 6 livres de descontinuidades e com geometria adequada sobre aço inoxidável austenítico. Revestimentos foram depositados com uma fonte de laser de diodo, equipada com um cabeçote coaxial contínuo, utilizando diferentes potências do feixe e velocidades de varredura. A geometria (largura, altura, ondulação e diluição) dos revestimentos foi medida por meio de análise da secção transversal. Esses dados obtidos foram utilizados para a modelagem do processo (superfície de resposta) e para estimar parâmetros otimizados (função desejabilidade), que foram posteriormente verificados experimentalmente. A microestrutura dos revestimentos depositados com os parâmetros otimizados foi caracterizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura. A seleção adequada dos parâmetros resultou em revestimentos com bom acabamento, livre de descontinuidades superficiais e baixa diluição. Os resultados mostram que a potência do laser teve efeito significativo sobre a diluição, enquanto a velocidade influenciou na altura da camada depositada. A microestrutura resultante do revestimento é composta por dendritas ricas em cobalto e a região interdendrítica com carbonetos de cromo. Os resultados de dureza estão de acordo com o previsto na literatura.

Abstract: The present work aimed to determine laser processing parameters for deposition of defect-free Stellite 6 coatings and with suitable geometry on austenitic stainless steel. Coatings were deposited with a diode laser source, equipped with a continuous coaxial head, using different beam powers and scanning speeds. The geometry (width, height, undulation and dilution) of the coatings was measured by analyzing the cross section. These obtained data were used to model the process (response surface) and to estimate optimized parameters (function desirability), which were later verified experimentally. The microstructure of the coatings deposited with the optimized parameters was characterized by optical and scanning electron microscopy. The proper selection of parameters resulted in coatings with good surface finish, free of superficial defects and low dilution. The results show that the laser power had a significant effect on the dilution, while the speed influenced the height of the deposited layer. The microstructure resulting from the coating is composed of dendrites rich in cobalt and interdendritic region with chromium carbides. The hardness results are in line with the predicted in the literature.

A técnica de processamento é determinante sobre características de um revestimento. Isso porque o aporte térmico, que depende da técnica e dos parâmetros, tem influência sobre a diluição e a taxa de solidificação. Em ligas com baixa complexidade metalúrgica, o impacto do processamento com técnicas de deposição que impõem maior taxa de resfriamento podem se traduzir em refino da microestrutura. Espera-se que quanto mais refinada a microestrutura maior a resistência mecânica do revestimento. Entretanto, na deposição de ligas de maior complexidade metalúrgica isso nem sempre ocorre, porque a elevada taxa de resfriamento pode suprimir formação/precipitação de fases responsáveis pela resistência. Neste estudo, a influência do processamento sobre microestrutura e dureza de revestimentos da liga Colmonoy-6® foi avaliada. A liga foi processada por plasma com arco transferido (PTA) e laser de diodo de alta potência (HPDL) sobre chapas de AISI 304 com dois níveis de diluição. Em ambos os casos, revestimentos de boa qualidade e livres defeitos foram obtidos. O aumento do teor de Fe (diluição) e as diferentes taxas de resfriamento decorrem do processamento com diferentes parâmetros e técnicas. Em consequência, ocorrem mudanças significativas na microestrutura e na dureza dos revestimentos que estão associadas à distribuição, morfologia e composição química dos carbonetos e, principalmente, dos boretos.

The processing technique rules the characteristics of coatings. The heat input that depends on the technique and deposition parameters, accounts for changes on the dilution and solidification rate. Depositing alloys with low metallurgical complexity with a faster solidification rate can result on microstructure refining and therefore a higher mechanical resistance is expected. However, in the deposition of more complex alloys, a higher cooling rate can suppress the formation/precipitation of hard phases/compounds compromising the mechanical resistance of coatings. In this study, the influence of the processing technique on microstructure and hardness of Colmonoy-6® alloy coating was analyzed. Coatings were processed by plasma transferred arc (PTA) and high power diode laser (HPDL) on plates of AISI 304 with two different dilutions each. High quality and defect-free coating were processed. Iron content in coatings and their cooling rate were determined by the deposition technique. Consequently, significant changes in microstructure and hardness of coating occurred and were associated with the phase distribution, morphology and size of compounds, mainly of borides.