Efeito do Filme de Óxido, Tamanho e Dureza do Abrasivo na Transição de Desgaste Moderado para Severo de Materiais com Segunda Fase Dura

• Processo: 09/04319-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2010
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Amilton Sinatora
• Beneficiário: Amilton Sinatora
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Desgaste abrasivo Tribologia Óxidos Dureza
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Desgaste abrasivo | dureza | oxidos | segunda fase | tribologia

Resumo

A norma ASTM G40 define o desgaste abrasivo como a perda de massa devida a partículas ou protuberâncias duras forçadas contra e movendo-se ao longo de uma superfície sólida. A intensidade do desgaste abrasivo depende da força aplicada, da velocidade relativa dos corpos, das propriedades dos materiais, da configuração do sistema de desgaste e de características do agente abrasivo como dureza e tamanho. A importância da dureza do abrasivo na magnitude do desgaste abrasivo é expressa pela razão Ha/H (Ha: do abrasivo, H: dureza do material desgastado). Para valores de Ha/H entre 0,7 e 1,1 considera-se o desgaste como moderado, enquanto que para razões entre 1,3 e 1,7 o desgaste é considerado severo. Os projetos de ligas buscam elevar a dureza dos materiais de modo a minimizar a relação Ha/H reduzindo assim o desgaste. Para materiais não homogêneos ou com segunda fase dura (compostos de matriz + carbonetos) a transição severo-moderado é mais suave quando comparada com materiais homogêneos. Desta forma a presença de segunda fase dura contribui para reduzir a taxa de desgaste no regime de desgaste moderado. Esta porém é uma tendência que é corroborada por escassos resultados experimentais. A razão para isto parece estar relacionada com o elevado tempo de ensaio para determinação de valores experimentais de desgaste no regime moderado. Uma análise mais detalhada, entretanto, mostra que para ocorrer elevação da dureza volumétrica, basta que a segunda fase seja mais dura do que a matriz que a suporta independentemente da dureza desta segunda fase ser maior ou menor do que a dureza do agente abrasivo. Embora extremamente importante este efeito foi pouco explorado na literatura e vem sendo abordado na linha de pesquisa do proponente. Nos estudos com abrasivos mais moles a dureza do óxido que recobre os materiais pode ser um fator importante que não tem sido investigado na literatura. A análise dos poucos trabalhos que tratam deste tema permite levantar a hipótese de que o filme de óxido não desempenhou papel no desgaste pois o substrato era mais mole do que o filme de óxido. Em cada um dos regimes de desgaste o efeito do tamanho da partícula abrasiva é também importante. Dados da literatura mostram que o efeito da redução do tamanho de grão do abrasivo no regime severo resulta em diminuições de perda de massa da ordem de 20 % a 40 % e têm sido detalhados no Laboratório de Fenômenos de Superfície para ferros fundidos brancos e mesclados em estudos de desgaste de pinos contra lixas e, para aços, empregando-se abrasivo solto. No regime moderado, são escassos os resultados da literatura sobre o efeito do tamanho de grão abrasivo nas taxas de desgaste. Estudos recentes realizados no Laboratório de Fenômenos de Superfície mostram que a redução do tamanho de abrasivo de 200 mm para 60 mm resultou numa redução de perda de massa de mais de uma ordem de grandeza. Com base no acima apresentado conclui-se que os projetos de engenharia devem operar na região com razão Ha/H na qual o desgaste é moderado e que para isto: a) segundas fases duras têm efeito expressivo na redução do desgaste abrasivo no regime moderado; b) a dureza da fase dura em relação à dureza do abrasivo é um fator importante na intensidade da taxa de desgaste no regime moderado; c) a redução do tamanho de grão de abrasivo (é especialmente benéfica no regime moderado); d) o filme de óxido pode ter importância no controle da taxa de desgaste no regime moderado. (AU)