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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Caracterização estrutural e propriedades mecânicas e tribológicas de ferro fundido branco alto cromo com adição de nióbio
Authors: Dimas de Andrade Pacheco
First Advisor: Geralda Cristina Durães de Godoy
First Referee: Rodrigo Lambert Oréfice
Second Referee: Marcelo Araujo Camara
Third Referee: Ivete Peixoto Pinheiro Silva
metadata.dc.contributor.referee4: Marília Mendonça de Lima
Abstract: O desgaste abrasivo é um dos problemas mais recorrentes na indústria, principalmente em setores como a mineração. O mecanismo de desgaste associado a um material submetido a desgaste abrasivo depende fortemente das propriedades do material (dureza e tenacidade), como também do sistema tribológico (dureza e forma da partícula, carga aplicada e restrição do abrasivo). O ferro fundido branco alto cromo é um material amplamente utilizado em regiões de alta solicitação abrasiva, devido à alta dureza associada aos carbonetos de cromo presentes. A adição de 2,35% de nióbio em um ferro fundido alto cromo (25,6%Cr, 2,9%C e 1%Mo) promoveu a alteração da microestrutura do material. Inicialmente eutético, este passou para uma microestrutura hipoeutética, observada uma redução de 32% da fração volumétrica de carbonetos eutéticos (Fe,Cr)7C3. Esta foi provocada pela precipitação de carbonetos de nióbio, compactos e não compactos. A adição levou a uma diminuição da dureza do material, uma menor quantidade de austenita retida após tratamento térmico e a uma matriz martensítica de maior dureza, quando comparados com a liga sem nióbio. Na parte final dos chutes de transferência de minério, o mecanismo de desgaste se assemelha ao do ensaio de abrasão por roda de borracha, sendo formado principalmente por sulcamento. Os ensaios de abrasão por roda de borracha realizados com carga de 130N não mostraram uma diferença estatisticamente significante da resistência a abrasão entre as ligas. Entretanto, a liga com adição de nióbio apresentou uma taxa de desgaste 15,6% menor em uma condição de severidade menor (45N). A diminuição da severidade do ensaio indicou uma mudança do comportamento de desgaste para a liga com nióbio. O mecanismo de desgaste nas duas condições é composto por um desgaste preferencial da matriz e posterior fratura ou arrancamento dos carbonetos por falta de suporte. Na condição mais branda a taxa de desgaste é principalmente controlada pela taxa de desgaste da matriz, sendo a dureza da matriz um fator determinante. Já na condição mais severa, a resistência ao desgaste é ditada pelo grau de proteção da matriz
Abstract: Abrasive wear is one of the most common industrial problems, especially in mining. The abrasive wear mechanism depends strongly on material properties (hardness and toughness) as well as on the tribosystem (hardness and shape of the abrasive, associated stress and abrasive constraint). High chrome white cast iron is a widely-used material for high abrasive wear protection due to its high hardness of chromium carbides. The addition of 2.35% of niobium in a high chromium cast iron containing 25.6% Cr, 2.9% C and 1,0% Mo changed its microstructure. Initially eutectic, it became hypoeutectic. A 32% carbide volume fraction reduction was observed for eutectic (Fe,Cr)7C3 after niobium addition. The niobium carbide precipitation in compact and non-compact form was the main cause. The addition resulted in a bulk hardness decrease, a retained austenite almost free structure after heat treatment and a martensitic matrix with higher indentation hardness when compared to the alloy without Nb. The wear mechanism in the bottom part of iron ore transfer chutes is very similar to dry sand rubber-wheel abrasion test, mainly ploughing. Dry sand rubber-wheel abrasion results did not show a statistically significant difference for high severity condition (130N force against specimen). However, the alloy with niobium addition showed 15,6% wear rate decrease when submitted to low severity condition (45N). The decrease in test severity indicated a change in wear behavior for the alloy containing niobium. A preferential wear of the matrix occurs in both conditions, followed by carbide fracture or grain pull-out. For 45N, the wear rate is mainly controlled by the wear rate of the matrix. In this condition, the matrix hardness is a key factor. In more severe conditions, matrix degree of protection becomes the main factor for the wear resistance
Subject: Niobio
Materiais
Tribologia
Ciência dos materiais
Ferro fundido
Desgaste mecânico
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AYFKTV
Issue Date: 29-Jan-2018
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