Efeito dos teores de carbono, manganês, cromo e nitrogênio e da força normal no comportamento tribológico de aço manganês austenítico. - Andrade, Gustavo Tressia de (2021)
Este trabalho analisa o comportamento tribológico de aços com microestruturas e composições químicas inspiradas nos aços Hadfield. Foram estudadas doze composições com as quais se analisou o efeito dos teores de C, Mn, Cr e N. Foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento (pino contra disco), com os pinos fabricados com os aços em estudo e os discos de aço H-13 (600 HV). A força normal foi variada entre 50 e 500 N e velocidade de deslizamento de 0,18 m/s. A força de atrito foi avaliada durante os ensaios e a perda de massa obtida após os ensaios. Foram realizados perfis de microdureza na seção transversal, caracterização das superfícies de desgaste utilizando microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, Astar, espectroscopia Raman e difração de Raio X. Ensaios de resistência ao impacto Charpy foram realizados. Os resultados de desgaste mostraram que as ligas com maiores teores de N (família G3) apresentaram expressiva resistência ao desgaste na faixa de força normal entre 50 e 500 N. A liga com 0,26% N não mostrou aumento de perda de massa expressiva ao longo de toda a faixa de força. Para as demais ligas (famílias G1 e G2), com menores teores de N, as maiores perdas de massa ocorreram nos ensaios com 500 N, entretanto foi observado um máximo relativo de perda de massa para forças intermediárias. O efeito do C, Mn e Cr no desgaste não teve um comportamento generalizável. Esse trabalho sugere que ligas com composições e microestruturas semelhantes à de aços Hadfield podem ter seu desempenho melhorado por meio da adequação do teor de N para algumas aplicações. O coeficiente de atrito foi similar para todas as ligas, diminuindo com aumento da força normal, devido ao aumento da fração de óxidos nas superfícies. As medidas de microdureza mostraram que as famílias G1 e G2 tem maior dureza que a família G3. As análises com DRX, MET e Astar, mostraram a formação de uma camada recristalizada nanocristalina e formação de martensita (´e ) para as forças entre 300 e 500 N para todas as ligas. Para a liga com maior teor de N o mecanismo de desgaste oxidativo foi predominante em todas as forças com ocorrência limitada de evidências de formação e ruptura de junção. Para as famílias G1 e G2 o desgaste oxidativo foi predominante para forças menores e para forças maiores as evidências de abrasão, formação e ruptura de junção foram mais intensas e crescem com a força. Para explicar os resultados de desgaste e atrito em função da força e composição química foi proposto que as ligas com maiores teores de N têm uma capacidade de deformação superior às demais, evidenciadas pela maior espessura da camada nanocristalina e pelos menores teores de martensita. As ligas com maior teor de N apresentaram valores de resistência ao impacto ainda compatíveis com aplicações industriais, embora menores do que das demais famílias.