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1 Efeito do Nióbio em Ferros Fundidos Brancos de Alto Cromo (TC ) Maria Aparecida Pinto - Doutoranda - UNICAMP, MSc. Eng. Metalurgista - mariap@fem.unicamp.br Fernando Leopoldo von Krüger - Prof. DEMET / UFOP, doutorando UFMG - fkruger@em.ufop.br Cristovam Paes de Oliveira - Dr. Universidade Paris XI, Paris, França, Prof. DEMET / UFOP REDEMAT - paes@em.ufop.br Resumo Foram analisados os efeitos da adição de nióbio em ferros fundidos brancos de alto cromo, comparativamente à adição de molibdênio, através de análise microestrutural e ensaio de desgaste em moinho de laboratório. Foram elaboradas quatro séries de ligas com 10,15 e 20% de cromo e fundidos corpos de prova, em areia, para as análises. No ensaio de desgaste foram usados 4 corpos de prova de cada liga elaborada, devidamente identificados. Foi determinada a perda média de peso dos corpos de prova para cada liga, em intervalos de tempo de moagem pré-estabelecidos. A partir da relação entre a perda média de peso acumulada e o tempo de ensaio de desgaste, determinou-se a taxa de desgaste. Da análise dos resultados obtidos, verificou-se que as ligas com adição de 0,5% de nióbio apresentaram resultados de taxa de desgaste iguais aos das ligas com 1,5% de molibdênio, mostrando que a substituição do molibdênio pelo nióbio, nos teores usados, é tecnologicamente viável. Palavras chave: Nióbio, Ferros Fundidos Brancos, Resistência ao Desgaste. Abstract The use of Niobium substituting Molybdenum in cast white iron alloys is evaluated in this paper. The analysis is performed in terms or structural and mechanical behavior, compared with analogous alloys used for commercial cast grinding bodies. Thus, 10%, 15% and 20% Chromium alloys were sand-cast and structurally (component identification, distribution and morphology) and mechanically (microhardness, hardness and abrasion resistance) characterized. The abrasion resistance was evaluated in a laboratory ceramic mill. It was found that there are significant modifications in the structure of the alloys with the use of Niobium and Boron-Niobium. The mechanical behavior is also positively affected. One of the most important results show that a 0.5% addition of Niobium in instead of a 1.5% addition of Molybdenum give rise to a similar wear resistance, proving that this substitution is technically viable. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27401

2 Keywords: Niobium, White Cast Irons, Wear Resistance. Introdução Os ferros fundidos brancos de alto cromo têm grande importância em aplicações industriais envolvendo desgaste. Estes materiais têm apresentado uma evolução crescente em diversas aplicações tecnológicas, onde se requer elevada resistência ao desgastem, associada a uma boa tenacidade. A influência dos carbonetos (tipo, forma, composição química, distribuição, fração volumétrica), presentes nesses materiais, na resistência ao desgaste é muito grande, visto que conferem ao material altos valores de dureza. O nióbio tem sido amplamente usado em aços como elemento de liga, mas pouco usado nos ferros fundidos, particularmente, nos ferros fundidos brancos de alto cromo. Por ser um forte formador de carbonetos, o nióbio apresenta grandes possibilidades de melhorar a resistência ao desgaste dos ferros fundidos brancos de alto cromo, substituindo totalmente os elementos de liga usados, principalmente o molibdênio, que é um material de alto custo, contribuindo também para a redução de custos das ligas. Fiset et al. (1993) encontraram, para uma liga com 2,94% C; 16,7% Cr; 0,83% Mo; 0,72% Cu e 0,85% Mn, tratada termicamente, que adições de 0,63; 1,0 e 2,06% de nióbio aumentava em até 25% a resistência ao desgaste e em até 7% a tenacidade, comparativamente a uma liga com a mesma composição química e mesmo tratamento térmico sem adição de nióbio. O efeito do nióbio sobre as características de resistência ao desgaste e tenacidade dos ferros fundidos brancos de alto cromo tem sido estudado por vários pesquisadores, mas ainda há pouca informação sobre quanto deste elemento deve ser combinado aos ferros fundidos brancos para se obter uma boa performance da liga em termos de tenacidade e resistência ao desgaste. Este trabalho tem como objetivo analisar a influência da adição isolada do nióbio e da ação combinada do nióbio e boro sobre as características microestruturais e de resistência ao desgaste dos ferros fundidos brancos de alto cromo, visando oferecer alternativas para melhoria da qualidade destes ferros fundidos, em substituição ao molibdênio. Materiais e Métodos Foram elaboradas quatro séries de ligas com teores de cromo de 10, 15 e 20%, adições de 0,5% Nb, 1,5% Nb, 1,5% Mo e 1,5% de Nb + 0,0040% B. Para preparação das ligas utilizou-se como material base bolas de moinho de 40mm de diâmetro, com teores de cromo CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27402

3 dentro das três faixas de composições objetivadas (10,15 e 20% Cr), ferro-nióbio, sucata de molibdênio e ferro-boro. Os corpos de prova das ligas elaboradas foram obtidos a partir da fusão de três peças cilíndricas, com 20mm de diâmetro e 90mm de comprimento cada, moldadas em areia pelo processo silicato/co 2. O esquema da figura 1 mostra a distribuição das peças cilíndricas para fundição, bem como as posições de corte para obtenção dos corpos de prova com 20mm de diâmetro por 20 mm de comprimento. Figura 1 Esquema do sistema utilizado para fundição das peças cilíndricas, apresentando as posições de corte para obtenção dos corpos de prova e material para análise química Foi feito tratamento térmico de têmpera em óleo, para obtenção de matriz martensítica nos corpos de prova. O tratamento térmico consistiu em aquecimento até 1000 C, manutenção a esta temperatura por uma hora, seguido de resfriamento em óleo, que estava a 100 C, e posterior resfriamento ao ar até temperatura ambiente. Foram feitas análises microestruturais, ensaios de dureza e microdureza dos corpos de prova, no estado bruto de fundição e após tratamento térmico. Após tratamento térmico foram selecionados quatro corpos de prova de cada liga para o ensaio de desgaste. Utilizou-se moagem a úmido, intermitente, em moinho de laboratório. O sistema usado para o ensaio de desgaste foi baseado no método proposto por Norman et al. (1948) e consistiu em: (1) identificação dos corpos de prova com entalhes; (2) desgaste prévio ( run in ); (3) pesagem inicial; (4) teste de desgaste por 80 horas; (5) pesagem em intervalos pré determinados. O abrasivo usado no ensaio de desgaste foi areia quartzosa de fundição com granulometria inicial entre 0,2 e 0,5 mm e que, após 4 horas de moagem, ficou toda com granulometria menor que 0,03 mm. A carga do moinho era constituída de uma polpa com 60% de sólidos e quatro corpos de prova de cada liga que ocupavam 40% do volume do moinho. O desgaste prévio ( run in ) foi feito submetendo-se os corpos de prova a moagem CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27403

4 por vinte horas. Após este tempo de moagem os corpos de prova foram lavados em água corrente, seguindo-se limpeza em ultrassom com álcool, secados com jato de ar e pesados individualmente em balança eletrônica, com precisão de centésimos de grama. Após o desgaste prévio e pesagem inicial dos corpos de prova, iniciou-se o ensaio de desgaste propriamente dito. Os corpos de prova eram carregados no moinho, juntamente com a polpa, constituída de areia quartzosa e água. Esta polpa era substituída a cada parada do moinho. Nas primeiras 24 horas os intervalos de parada, para avaliação do desgaste (perda de peso), foram de 4 em 4 horas. Após estas 24 horas os intervalos foram de 8 em 8 horas, até o final do ensaio, com um tempo total de 80 horas. A resistência ao desgaste foi determinada pela perda de peso acumulada, expressa em porcentagem, relativa ao peso inicial. O valor percentual da perda de peso foi calculado a partir da média dos valores obtidos nos quatro corpos de prova de cada liga. Apresentação e discussão dos resultados 1 Material no estado bruto de fundição Os resultados das análises químicas das ligas elaboradas encontram-se na Tabela 1. Tabela 1: Composição química das ligas elaboradas Composição Química %Carbo Série Liga C Cr Mn Si P S Nb Mo B Cr/C netos (ppm) I A 2,59 11,20 0,30 1,04 0,07 0, ,32 21,47 1 I B 2,58 10,80 0,30 1,00 0,10 0,032 0,30-4,19 21,15 I C 2,49 10,25 0,15 1,20 0,07 0,039 1,57-4,12 19,86 I D 2,63 10,20 0,40 0,72 0,07 0,037-1,22 3,88 21,42 II A 2,77 14,10 0,12 0,80 0,09 0, ,09 24,95 2 II B 2,63 14,70 0,20 0,80 0,12 0,029 0,49-5,59 23,67 II D 2,66 14,80 0,20 0,70 0,09 0,027-1,44 5,53 24,01 III A 2,76 19,40 0,20 0,80 0,10 0, ,03 27,49 3 III B 2,87 19,55 0,30 0,70 0,08 0,022 0,41-6,81 28,81 III C 2,80 19,70 0,20 0,75 0,08 0,023 0,80-7,04 28,09 III D 2,81 19,60 0,30 0,75 0,08 0,022-1,46 6,98 28,15 4 I E 3,85 10,80 0,20 0,90 0,08 0,051 1, ,81 35,51 II E 2,64 14,70 0,15 0,80 0,08 0,025 1, ,57 23,78 CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27404

5 Todas as ligas apresentaram, no estado bruto de fundição, uma estrutura constituída de dendritas de austenita e/ou seus produtos de transformação, e eutético γ/m 7 C 3, evidenciando tratar-se de ligas hipoeutéticas. A única exceção foi a liga IE da série 4, que apresentou uma estrutura hipereutética, constituída de carbonetos primários M 7 C 3 e eutético γ/m 7 C 3. Nas ligas onde o nióbio foi adicionado, isoladamente ou em conjunto com o boro, além da estrutura básica, havia ainda a presença de carbonetos de nióbio tipo NbC. Os carbonetos de nióbio apresentaram-se na forma alongada (escrita chinesa) nas ligas com adições de 0,5 e 1,5% de Nb. Nas ligas com adição de 1,5% Nb + 0,0040% B, além da forma alongada havia também carbonetos na forma compacta, como pode ser visto nas figuras 2 (a) e (b). A figura 3 apresenta as microestruturas características das ligas elaboradas no estado bruto de fundição. (a) (b) Figura 2 Morfologia dos carbonetos NbC: (a) carbonetos alongados (Liga IC); (b) carbonetos compactos (Liga IIE) (a) (b) Figura 3 Exemplos das estruturas apresentadas pelas ligas estudadas: (a) Liga III A; (b) Liga I C: A = austenita; PTA = produtos de transformação da austenita CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27405

6 Nas ligas com adição de molibdênio, o carboneto Mo 2 C não foi detectado por microscopia ótica, provavelmente, devido à pequena quantidade deste carboneto presente na estrutura, visto que apenas uma parte do molibdênio adicionado forma este tipo de carboneto. O restante do molibdênio se reparte entre a austenita e os carbonetos M 7 C ligas da Série 1 Observou-se que as ligas IA, IB e IC apresentaram grande quantidade de produtos de transformação da austenita. Por outro lado, a liga ID, com adição de molibdênio, apresentou uma matriz predominantemente austenítica, ressaltando o efeito deste elemento em evitar a transformação da austenita. A liga IB apresentou uma quantidade muito pequena e dispersa de carbonetos NbC. Já na liga IC, os carbonetos NbC estavam presentes em maior quantidade e concentrados em diversas regiões da estrutura. 1.2 Ligas da Série 2 As ligas desta série (IIA, IIB e IID) apresentaram uma quantidade menor de produtos de transformação da austenita e uma estrutura mais refinada que as ligas da série 1. Isto se justifica pelo aumento do teor de cromo, para teores equivalentes de carbono, nas ligas da série 2 que, de acordo com os estudos de Pearce (1984) e Matsubara et al. (1981), diminui a velocidade de decomposição da austenita e o intervalo de solidificação das ligas. Observou-se nas ligas IIB e IID a ação não só do cromo, mas também do molibdênio e do nióbio, na redução da quantidade de produtos de transformação da austenita, com relação à liga IIA, sem adições. Nestas ligas, IIB e IID, observou-se a presença de martensita na interface carboneto-austenita. 1.3 Ligas da Série 3 Nesta série de ligas, com maior teor de cromo, a quantidade de produtos de transformação da austenita foi muito pequena e a estrutura apresentou-se ainda mais refinada, comparativamente às ligas das séries 1 e 2. Nas ligas IIIB e IIIC, os carbonetos de nióbio, NbC, apresentaram-se na forma alongada e bastante dispersos. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27406

7 1.4 Ligas da Série 4 A liga IE, diferentemente das ligas da série 1 com o mesmo teor de cromo, apresentou estrutura hipereutética devido ao teor elevado de carbono (3,85%). A estrutura constituiu-se de carbonetos primários M 7 C 3, eutético γ/m 7 C 3 e carbonetos NbC, tanto na forma alongada quanto na forma compacta. Os carbonetos primários M 7 C 3 apresentaram-se, principalmente, na forma acicular, o que pode estar relacionado à ação do boro promovendo o refino da estrutura. A quantidade de produtos de transformação da austenita foi muito grande. Praticamente toda a austenita eutética foi transformada. Como o teor de nióbio dessa liga foi muito próximo daquele da liga IC, que apresentou os carbonetos NbC apenas na forma alongada, acredita-se que a presença de carbonetos NbC compactos seja devido à ação do boro. A liga IIE apresentou estrutura hipoeutética, mais refinada que as correspondentes da série 2, constituída de austenita primária, eutético M 7 C 3, carbonetos NbC, tanto na forma alongada quanto na forma compacta, e martensita presente na interface austenita-carbonetos M 7 C 3. Neste caso, acredita-se, também, que a forma compacta do carboneto NbC seja devido à ação do boro. 2 Ensaio de dureza e microdureza A tabela 2 apresenta os resultados dos ensaios de dureza Rockwell C e microdureza Vickers das ligas elaboradas no estado bruto de fundição e após tratamento térmico de têmpera em óleo. Os resultados de dureza Rockwell C representam a média de 10 medições e os de microdureza Vickers representam a média de 3 medições. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27407

8 Tabela 2 Resultados dos ensaios de dureza Rockwell C e microdureza Vickers Dureza Rockwell C Microdureza Vickers Série Liga Bruto Fundição Temperado Bruto de Fundição Temperado Matriz M 7 C 3 Matriz M 7 C 3 NbC I A 52,35 48, I B 51,50 47, I C 52,55 57, I D 41,95 46, II A 50,25 58, II B 45,00 57, II D 46,85 55, III A 48,00 59, III B 48,05 60, III C 49,40 60, III D 47,65 59, I E 50,60 59, II E 45,15 61, Material tratado termicamente Todas as ligas apresentaram, após tratamento térmico de têmpera em óleo, uma estrutura com matriz predominantemente martensítica, formada a partir da austenita desestabilizada pela precipitação de carbonetos secundários. Os carbonetos M 7 C 3 e NbC não foram afetados pelo tratamento térmico. A figura 4 apresenta as estruturas típicas destas ligas após tratamento térmico. (a) (b) Figura 4 Estruturas típicas das ligas elaboradas após tratamento térmico: CS = carbonetos secundários; M = martensita.(a) Liga III C; (b) Liga III B CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27408

9 3.1 Ligas da Série 1 As ligas IA e IB apresentaram valores menores de dureza e microdureza da matriz após tratamento térmico, comparados aos valores encontrados no estado bruto de fundição. Os valores elevados da dureza e da microdureza da matriz no estado bruto de fundição podem ser justificados pela grande quantidade de produtos de transformação da austenita, apresentados por essas ligas, principalmente martensita de alto carbono. Após tratamento térmico, com a precipitação de carbonetos secundários, a martensita formada seria de baixo carbono, apresentando menor dureza. A microdureza da matriz da liga IC foi bem maior que das demais ligas da série 1. Este resultado pode ser explicado pela ação do nióbio que forma carbonetos preferencialmente ao cromo, liberando este elemento para a matriz, que tem sua temperabilidade melhorada e, consequentemente, apresenta maior microdureza. Este resultado está de acordo com as experiências de Fiset et al. (1993) e Chen et al. (1993). 3.2 Ligas da Série 2 Nas ligas da série 2, os valores mais elevados de dureza e microdureza da matriz, com relação às ligas da série 1, são conseqüência do maior teor de cromo, que além de aumentar o percentual de carbonetos presentes, promoveu o refino da estrutura. Nas ligas IIB e IID observou-se a ação do nióbio e do molibdênio, respectivamente, além da ação do cromo, no aumento da microdureza da matriz, comparativamente à liga IIA, mostrando o efeito destes elementos sobre a temperabilidade da matriz, conforme os valores apresentados na tabela Ligas da Série 3 Observou-se nestas ligas que a precipitação de carbonetos secundários foi mais intensa e que a estrutura estava mais refinada que na ligas das séries 1 e 2. Os resultados elevados de dureza e microdureza da matriz, apresentados pelas ligas dessa série, são também explicados pelo maior teor de cromo, que aumenta a quantidade de carbonetos presentes e refina a estrutura, corroborando com o exposto anteriormente para as ligas da série 2. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27409

10 Nas ligas IIIB e IIIC destaca-se o efeito indireto do nióbio sobre a temperabilidade da matriz. O nióbio, formando carbonetos preferencialmente ao cromo, libera este elemento para a matriz aumentando sua temperabilidade, o que resulta em um aumento da microdureza da matriz. A análise4 por microssonda eletrônica da liga IIIB revelou um teor de cromo na matriz de 15,36% (em peso), que é bem superior ao teor de 10,81% calculado a partir da equação: %Cr M = 1,95(Cr/C) 2,47, proposta por Maratray (1970). Estes resultados corroboram com o exposto anteriormente para as ligas IB e IC da série Ligas da Série 4 A liga IE apresentou, após tratamento térmico, uma estrutura constituída de carbonetos primários M 7 C 3, carbonetos NbC, carbonetos secundários e martensita. Não foi observada a presença de produtos de transformação da austenita na estrutura. O valor bastante elevado da microdureza da matriz foi devido ao maior teor de carbono dessa liga, que acarretou uma precipitação muito intensa de carbonetos secundários e, provavelmente, a formação de martensita de alto carbono. Isto, associado ao valor elevado da microdureza dos carbonetos M 7 C 3 e NbC, resultou numa dureza global elevada, principalmente, quando se compara este valor com aqueles apresentados pelas ligas da série 1, com o mesmo teor de cromo. A liga IIE apresentou, após tratamento térmico, uma matriz predominantemente martensítica, com uma precipitação muito intensa de carbonetos secundários, o que resultou num valor de microdureza bastante elevado. A precipitação mais intensa de carbonetos secundários na liga IIE, bem como os valores mais elevados das microdurezas dos carbonetos M 7 C 3 nas ligas IE e IIE (ver tabela 2), provavelmente, foram devido ao efeito sinergético do nióbio e do boro, uma vez que nas ligas com adição apenas de nióbio não foram observados aumento da precipitação de carbonetos, ou mesmo aumento da microdureza dos carbonetos M 7 C 3. Não foi possível, entretanto, especificar como este efeito se processa. 4 Ensaio de desgaste Os resultados do ensaio de desgaste abrasivo dos corpos de prova das três séries de ligas estudadas, após tratamento térmico de têmpera em óleo, são mostrados nas figuras 4, 5 e 6. Foi determinada, através de regressão linear, a reta correspondente aos pontos registrados CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27410

11 no gráfico, que representam a relação entre a perda média de peso acumulada, expressa em percentagem, e o tempo de ensaio de desgaste, para que se determinasse a taxa de desgaste de cada liga, que corresponde ao coeficiente angular da reta. 4.1 Ligas da Série 1 A análise das taxas de desgaste (TD), nas condições experimentais empregadas, mostra que as ligas IB e ID apresentaram igual resistência ao desgaste abrasivo, o que indica que a substituição de 1,5% de molibdênio por 0,5% de nióbio não altera a resistência ao desgaste. As ligas IA, sem adições, e IC, com adição de 1,5% de nióbio, no entanto, apresentaram taxas de desgaste maiores. A liga IC, com 1,5% de nióbio, apresentou maior quantidade de carbonetos de nióbio, NbC, que a liga IB, com 0,5% de nióbio. Com o aumento da quantidade de carbonetos NbC, que se formam antes da reação eutética L γ + M 7 C 3, há uma diminuição da quantidade de carbonetos M 7 C 3 formados e, portanto, maior quantidade de matriz presente na estrutura final. Tendo em vista estes fatos, pode-se explicar a taxa mais elevada de desgaste dessa liga. Figura 5 Variação da perda de peso acumulada, em percentagem, em relação ao tempo de ensaio de desgaste dos corpos de prova da série 1 CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27411

12 4.2 Ligas da Série 2 As três ligas da série 2 apresentaram a mesma taxa de desgaste, mostrando, mais uma vez, que a substituição do molibdênio pelo nióbio não altera a resistência ao desgaste. Pode-se observar, ainda, que as taxas de desgaste das ligas da série 2 são menores que as taxas de desgaste das ligas correspondentes da série 1. Este fato está relacionado à maior quantidade de carbonetos presentes nas ligas da série 2, que têm um teor de cromo maior (15%). Figura 6 - Variação da perda de peso acumulada, em percentagem, em relação ao tempo de ensaio de desgaste dos corpos de prova da série Ligas da série 3 As ligas IIIB e IIID apresentaram as mesmas taxas de desgaste, mostrando que a substituição de 1,5% de molibdênio por 0,5% de nióbio não altera a resistência ao desgaste abrasivo. Isto corrobora com o exposto anteriormente para as ligas das séries 1 e 2, com os mesmos teores de nióbio e molibdênio. As ligas IIIA e IIIC apresentaram taxas de desgaste ligeiramente maiores. No caso da liga IIIC, a explicação seria a mesma dada para a liga IC, ou seja, diminuição da quantidade de carbonetos eutéticos M 7 C 3 devido à maior quantidade de carbonetos NbC, com CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27412

13 conseqüente aumento da quantidade de matriz na estrutura final, porém de forma menos acentuada devido ao maior teor de cromo e carbono presentes. Figura 7 - Variação da perda de peso acumulada, em percentagem, em relação ao tempo de ensaio de desgaste dos corpos de prova da série Ligas da Série 4 A liga IE apresentou uma taxa de desgaste elevada devido à presença de carbonetos primários M 7 C 3 grosseiros, que fragilizaram o material, e à menor quantidade de matriz, necessária para sustentação dos carbonetos. A liga IIE apresentou uma taxa de desgaste igual àquelas das ligas da série 2, com o mesmo teor de cromo. Neste caso, o efeito do nióbio, diminuindo a quantidade de carbonetos M 7 C 3, parece ter sido contrabalançado pelo aumento da microdureza dos carbonetos M 7 C 3 e da matriz, atribuído ao efeito sinergético nióbio-boro. Figura 8 - Variação da perda média de peso acumulada, em percentagem, em relação ao tempo de ensaio de desgaste dos corpos de prova das ligas da série 4 CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27413

14 Figura 9 Aspecto da superfície de desgaste de um corpo de prova A figura 9 apresenta o aspecto da superfície de desgaste de um corpo de prova, mostrando a presença de riscos na superfície caracterizando o mecanismo de desgaste por corte, predominante nas condições experimentais utilizadas. Neste mecanismo de desgaste fica evidente o efeito benéfico da presença dos carbonetos de nióbio na resistência ao desgaste abrasivo, bem como a maior quantidade de carbonetos eutéticos M 7 C 3, conforme descrito anteriormente. Conclusões A partir da análise dos resultados obtidos, para as condições experimentais empregadas neste trabalho, pode-se concluir que: 1 Com o aumento do teor de cromo ocorreu uma redução da quantidade de produtos de transformação da austenita e refino da estrutura; 2 A presença dos produtos de transformação da austenita na estrutura promoveu um aumento na dureza do material; 3 O tratamento térmico de têmpera em óleo não afetou a morfologia e quantidade dos carbonetos M 7 C 3 eutético e NbC; 4 Ocorreu grande precipitação de carbonetos secundários com o tratamento térmico. A quantidade de carbonetos secundários aumentou com o aumento do teor de cromo; 5 A adição de nióbio, que forma carbonetos preferencialmente ao cromo, libera o cromo para a matriz aumentando a temperabilidade. Isto foi demonstrado pelo aumento da CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27414

15 microdureza da matriz e pela análise por microssonda eletrônica; 6 A taxa de desgaste diminuiu com o aumento da quantidade de carbonetos na estrutura; 7 As ligas com 0,5% de nióbio e 1,5% de molibdênio apresentaram a mesma taxa de desgaste para cada uma das séries 1, 2 e 3 ensaiadas, mostrando que a substituição do molibdênio pelo nióbio não afeta a resistência ao desgaste; 8 A morfologia do carboneto de nióbio, NbC, foi alterada pela presença do boro; 9 Nas ligas com adição de nióbio e boro a precipitação de carbonetos secundários foi ainda mais intensa e houve aumento das microdurezas da matriz e dos carbonetos M 7 C 3 ; 10 No ensaio de desgaste efetuado o principal mecanismo de remoção de partículas da superfície dos corpos de prova foi por corte. Referências bibliográficas: Fiset, M. et al. The influence of niobium on fracture toughness and abrasion resistance in high-chromium white cast irons. Journal of Materials Science Letters, v. 12, p , Norman, T.E. & Loeb, C.M. Wear tests on grinding balls. Transactions of the Mettalurgical Society of AIME, v. 176, p , Pearce, J.T.H. Structure and wear performance of abrasion resistant chromium white cast irons. AFS Transactions, v. 92, p , Matsubara, Y. et al. Eutectic solidification on high chromium cast iron Eutectic structure and their quantitative analysis, AFS Transactions, v. 89, p , Chen, H.X. et al. Effect of niobium on wear resistance of 15% Cr white cast iron, Wear, n. 166, p , 1993 Maratray, F.& Usseglio-Nanot, R. Factors affeting the structure of chromium and chromiummolybdenum white irons, Climax Molybdenum Co., 1970, 32p. Pinto, Maria Aparecida. Efeito do Nióbio em Ferros Fundidos Brancos de Alto Cromo para Fabricação de Corpos Moedores, Ouro Preto: REDEMAT UFOP CETEC UEMG, 2000, 107p. Dissertação (Mestrado). CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 27415