Determinação de Tensões Residuais por Difracção de Raios X em Incidência Pseudo-Rasante

Abstract

Neste trabalho é proposta uma metodologia de determinação de gradientes, em profundidade, de tensões residuais na extrema superfície de materiais tratados superficialmente, denominada por difracção de raios X em incidência pseudo-rasante, DRX-IPR. A motivação para este estudo está assente na necessidade de analisar a extrema superfície dos materiais. Uma primeira fase do trabalho interessou-se pela dedução das relações matemáticas que permitem calcular as tensões residuais existentes nos materiais, através das deformações avaliadas por difracção de raios X na montagem difractométrica DRX-IPR. Uma segunda fase consistiu na aferição experimental da metodologia. Para isso, o método foi testado nos diferentes goniómetros de raios X existentes nos laboratórios GTR (Grupo de Tensões Residuais da FCTUC) e LM3 (Laboratoire de Mécanique et Microstrutures des Matériaux, ENSAM, Paris). Saliente-se que, apesar da técnica proposta ter sido desenvolvida para utilização futura com os meios existentes nesses laboratórios, foram também realizadas experiências com radiação de sincrotrão, no LURE (Laboratoire pour l’Utilisation du Rayonnement Électromagnétique, Orsay, França), dadas as características óptimas deste tipo de feixe para a análise em questão. A influência da rugosidade das superfícies na aplicação da técnica DRX-IPR foi verificada em estudos experimentais realizados em superfícies com diferentes acabamentos. Os resultados revelaram que a aplicação da técnica deve ser restringida, quando a profundidade de penetração média é da mesma ordem de grandeza que o valor do parâmetro Ra dessa superfície, em virtude de, nesse caso, apresentarem uma dispersão acrescida. Por último, aplicou-se a técnica em alguns estudos específicos. Os casos apresentados correspondem a diferentes materiais, cujas superfícies foram sujeitas a tratamentos superficiais, a saber: filme de crómio depositado por pulverização catódica na superfície de um substrato de molibdénio, implantação iónica de argon e azoto em superfícies de aços AISI 304, e bombardeamento iónico com argon em superfícies de aço AFNOR 20M5.