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Influência de parâmetros microestruturais no comportamento tribológico de ligas ferrosas multicomponentes
Influence of microstructural parameters on the tribological behavior of multicomponent ferrous alloys
Registro en:
MENDES, João Luiz Teixeira. Influence of microstructural parameters on the tribological behavior of multicomponent ferrous alloys. 2007. 163 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
Autor
Mendes, João Luiz Teixeira
Institución
Resumen
The aim of this work is to evaluate the effect of microstructural parameters (eutectic carbides
and matrix hardness) of multi-component ferrous alloys on tribological behavior in sliding
wear and micro-abrasive wear. The samples were two series of alloys with variable
vanadium (V serie) and molybdenum (M serie) contents and fixed amounts of other
elements. Each series includes an alloy free of carbides (matrix alloy) and alloys containing
carbides (carbide rich alloys). Heat treatments of quenching and tempering were performed
to obtain three different levels of metallic matrix hardness. The wear configuration was ball
on plane reciprocating sliding tests. Load, speed and temperature were fixed. The apparent
friction coeficient and wear rate were measured. Microabrasion wear test used free ballcratering
with silica fine abrasives. The wear mechanisms of the types of tests were
characterized by SEM and energy-dispersive X-ray (EDX). Friction was almost invariable
with volumetric fraction of carbides and nominal matrix hardness. Increasing matrix hardness
in alloys of V and M series was improved their wear resistance. The influence of carbide
amount in wear rate was small effect in M serie alloys. In harder of the V series alloys the
presence of carbides protected the 650 HV matrix. However the increase of the amount of
carbides did not altere the wear rate. The following wear mechanisms occured different
intensities on several alloys: pull-out of carbides, abrasion, and formation and break-down of
tribochemical layers. In microabrasion, the relationship between microstructural parameters
and abrasive wear coefficient was complex and not clear. The removal of matrix material due
to abrasion with fine silica particles decreased the mechanical supporting of the carbides,
which caused intense fracture and their pull-out. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Doutor em Engenharia Mecânica O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de parâmetros microestruturais de ligas
ferrosas multicomponentes no comportamento tribológico em desgaste
oxidativo/deslizamento e microabrasão. As amostras para os ensaios consistiram de duas
séries de ligas ferrosas multicomponentes ricas em vanádio e molibdênio e outros
elementos de liga com quantidade fixas, livres (liga matriz) ou com presença de carbonetos
(mais ricas em elementos de liga). Estas amostras sofreram tratamento térmico de têmpera
e revenimento diversos, obtendo-se três níveis de dureza nominal na matriz metálica.
Adotou-se o ensaio de desgaste por deslizamento, com configuração mecânica esfera sobre
plano, com movimento alternado e sendo fixas a carga aplicada, a velocidade e a
temperatura. Realizou-se medições do atrito aparente e da taxa de desgaste. A
configuração dos testes de microabrasão foi a esfera livre, utilizando abrasivos finos de
sílica. O mecanismo de desgaste obtido nas duas abordagens de testes deste trabalho foi
analisado por microscopia eletrônica com auxílio de espectrometria de energia dispersiva de
raios-X (EDS). O atrito mostrou-se independente da quantidade de carbonetos eutéticos e
da dureza nominal da matriz. O aumento da dureza nominal da matriz nas ligas da família V
e M diminuiu a taxa de desgaste. O efeito da quantidade de carbonetos sobre a taxa de
desgaste nas ligas foi desprezível, tendo uma pequena influência nas ligas ricas de
molibdênio. Nas ligas ricas em vanádio mais duras, a presença dos carbonetos protegeu a
matriz metálica. Os mecanismos de desgaste obtidos no deslizamento foram fragmentação
e arrancamento de carbonetos, formação e quebra da camada triboquímica, presentes em
graus diversos nas diferentes ligas e durezas. No caso da microabrasão, a relação entre os
parâmetros microestruturais e o coeficiente de desgaste abrasivo nos ensaios de
microabrasão nas ligas ferrosas estudadas neste trabalho é complexa e não muito clara. A
remoção de material das matrizes devido à ação abrasiva das partículas de sílica nos
ensaios de microabrasão diminuiu a sustentação mecânica dos carbonetos, o que
possibilitou a fratura e arrancamento destas microestruturas.