Efeito da variação nos teores de cromo, titânio e nióbio no desempenho do desgaste abrasivo de ligas de ferro fundido branco alto cromo

Abstract

A pesquisa conduzida focalizou a produção de ligas de ferro fundido branco de alto cromo por processo de fundição, utilizando um forno à indução e moldes de areia e resina fenólica. O estudo visou analisar o impacto da adição de cromo, nióbio e titânio nas propriedades mecânicas destas ligas. O processo incluiu tratamentos térmicos, como têmpera e revenimento. Além disso, foram conduzidos ensaios de dureza, ensaio de impacto Charpy e ensaios de desgaste abrasivo por roda de borracha, buscando avaliar a resistência ao desgaste e a tenacidade das ligas. Os resultados destacaram a influência das adições de cromo, nióbio e titânio nas composições químicas das ligas. As imagens microestruturais revelaram a presença de carbonetos, principalmente do tipo Cr7C3, e a formação de carbonetos específicos de nióbio e titânio, contribuindo para o refinamento da microestrutura dos grãos. A análise de desgaste abrasivo indicou um desempenho superior na liga 25Cr-Nb, evidenciando uma notável redução na perda de volume em comparação com outras composições. Embora tenha ocorrido uma diminuição na tenacidade nas ligas contendo titânio e nióbio, a resistência ao desgaste microabrasivo foi aprimorada. Em síntese, a pesquisa concluiu que a liga 25Cr-Nb demonstrou o melhor desempenho global, destacando-se não apenas pela resistência ao desgaste, mas também pela interação complexa entre os elementos na microestrutura. O estudo ressalta a importância de uma análise abrangente, considerando não apenas a dureza, mas também a microestrutura e a presença de carbonetos ao avaliar as propriedades das ligas em aplicações sujeitas ao desgaste abrasivo. Essas descobertas têm implicações significativas para o desenvolvimento de ligas de ferro fundido branco de alto cromo com desempenho aprimorado em ambientes de desgaste.

The conducted research focused on the production of high-chromium white cast iron alloys through a casting process, using an induction furnace and sand and phenolic resin molds. The study aimed to analyze the impact of the addition of chromium, niobium, and titanium on the properties of these alloys. The process included heat treatments such as hardened and stress relieved to optimize the mechanical properties of the alloys. Additionally, hardness tests, Charpy impact tests, and abrasive wear tests using a rubber wheel were conducted to assess the wear resistance and toughness of the alloys. The results highlighted the influence of chromium, niobium, and titanium additions on the chemical compositions of the alloys. Microstructural images revealed the presence of carbides, mainly of the Cr7C3 type, and the formation of niobium and titanium-specific carbides, contributing to the refinement of the grain microstructure. Abrasive wear analysis indicated superior performance in the 25Cr-Nb alloy, showing a notable reduction in volume loss compared to other compositions. Although a decrease in toughness occurred in alloys containing titanium and niobium, microabrasive wear resistance was enhanced. In summary, the research concluded that the 25Cr-Nb alloy demonstrated the best overall performance, standing out not only for wear resistance but also for the complex interaction between elements in the microstructure. The study emphasizes the importance of a comprehensive analysis, considering not only hardness but also microstructure and the presence of carbides when evaluating the properties of alloys in applications subject to abrasive wear. These findings have significant implications for the development of high chromium white cast iron alloys with improved performance in abrasive wear environments.