Desde o início da década de 70, sabe-se que a resistência à cavitação de um material depende fundamentalmente de sua microestrutura. Desde então, conduz-se uma intensa pesquisa para determinar qual característica microestrutural controla a resistência à cavitação. A transformação martensítica, energia de defeito de empilhamento e a presença de uma segunda fase são exemplos de parâmetros que influem a resistência à cavitação de um material. Dentre estas, a presença de uma segunda fase recebeu pouca atenção na literatura. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito de uma segunda fase dura (carbonetos) na resistência à cavitação de ligas fundidas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni-C. Dois grupos principais de ligas foram ensaiados: um com teor de cromo de 35% e outro com 25% e para cada um destes grupos variaram-se os teores de níquel e carbono. Com mudança de composição química foi possível variar a fração volumétrica e a morfologia de carbonetos precipitados. A microestrutura bruta de fundição de todas as ligas era composta por matriz austenítica e carbonetos (´M IND.7´´C IND.3´ ou ´M IND.23´´C IND.6´) formados durante a solidificação. O carboneto presente nas ligas com 25% de era o ´M IND.7´´C IND.3´ enquanto que para as ligas com 35% de cromo o carboneto era o ´M IND.23´´C IND.6´. Os ensaios de cavitação foram realizados em equipamento ultrasonico utilizando água destilada e mostraram que as ligas com 35% de cromo apresentaram um desempenho melhor, comparado ao grupo de 25% cromo. ) A observação das superfícies de desgaste indicou que a perda de massa nas ligas do grupo com 25 e 35% de cromo acontece por meio de dois mecanismos devido à diferença na morfologia de carbonetos presentes em cada um destes grupos. Para compreender melhor o efeito da fração volumétrica e da morfologia dos carbonetos, a distribuição de tensão entre esta fase e a matriz foi calculada por meio de simulações utilizando o método dos elementos finitos (MEF). As malhas utilizadas na simulação foram geradas a partir de micrografias digitalizadas utilizando o programa OOF. Os resultados da simulação mostraram que a tensão não se distribui de maneira uniforme na microestrutura, sendo que as fases mais duras são submetidas à maiores níveis de tensão. As propriedades mecânicas da matriz foram medidas por meio de ensaios de dureza instrumentados e permitiram obter uma correlação entre desgaste e estas propriedades uma vez estabelecido o mecanismo atuante.

Since the early 1970's, it has been realized that the microstructure of a material plays a key role on its cavitation resistance. Since then, research has been conducted to determine which microstructural feature controls the cavitation resistance. Some of these features are martensitic transformation, stacking fault energy and the presence of a second phase. Among them, the effect of a second phase in the microstructure has received little attention. This work is concerned with the effect of a hard second phase on the cavitation erosion resistance of cast Fe-Cr-Ni-C alloys. Two main groups were tested: one with chromium content of 25% and a second one with 35%. Several compositions were tested in each group, varying the contents of carbon and nickel. By changing the chemical composition, it was possible to change the carbide fraction and morphology. The cast microstructure obtained for all alloys is an austenitic matrix with carbides (´M IND.7´´C IND.3´ and ´M IND.23´´C IND.6´) formed during the solidification. The cavitation tests were performed in an ultrasonic equipment using distilled water. The results showed that alloys with 35% of chromium content had a better cavitation resistance, due to a finer carbide morphology. To better understand the role of carbide morphology, the stress distribution between the matrix and the carbide was calculated by finite element modeling (FEM) analysis. The meshes used in the simulations were generated based onthe microstructure of the material itself using the software OOF. The FEM analysis showed a different stress distribution between the matrix and the carbides and the latter withstand higher stress levels than the former. Using instrumented hardness tests it was possible to measure the matrix mechanical properties and correlate these properties with the mass loss once the wear mechanism is established.