Resistência ao desgaste de fundição de ferro alto cromo branco para rolos de moagem de carvão

Resumo - Resistência ao desgaste de fundição de ferro alto cromo branco para rolos de moagem de carvão

O estudo de referência consistiu na busca pelo conhecimento dos matérias de liga de ferro fundido branco de alto cromo usada em componentes de moagem de carvão, este material possui uma variabilidade de resistências no que tange ao tratamento térmico em que é submetido para sua fabricação, esta característica mostrou-se fundamental para escolha da aplicação do método neste material, tornando o estudo mais eficaz. Para tanto, executou-se uma linha de investigação embasada na aplicação de diferentes tratamentos térmicos e avaliou-se sua influência na resistência ao desgaste por abrasão executando-se vários testes experimentais foram realizados de acordo com a norma ASTM G65-04 (2010).

A microestrutura do ferro fundido branco com alto cromo é composta de carbonetos eutéticos, e uma matriz metálica composta de cromo secundário carbonetos, martensita, austenita e ferrita, de acordo com o material. Estes denominados como carbonetos eutéticos são formados durante solidificação. Tendo suas microestruturas alteradas na matriz através de ciclo térmico, composição química do material e o estado inicial da liga (fundido ou recozido). Afetando diretamente a dureza e resistência ao desgaste do material.

Um ferro fundido branco com alto teor de cromo (II D ASTM A532-10) é comumente usado para fabricar moinhos de carvão, estas ligas têm excelente resistência ao desgaste após desestabilização tratamento.

Os dois materiais estudados contêm 22% de cromo e 3% de carbono, considerando que um resultado bruto do processo de fundição e o outro passou por um recozimento tratamento termal, pode-se notar que a partir disso a influência foi diretamente relacionada à resistência ao desgaste, dureza medições e quantidade de carbonetos secundários. Após o tratamento de desestabilização, os resultados mostram desgaste diferenças de comportamento na liga II D, como fundido e recozido.

Procedimento experimental

Objetivando conhecimento da matriz de microestrutura na resistência ao desgaste de alto cromo II D liga de ferro fundido branco (ASTM A532-10), os testes foram realizados em diferentes ambientes térmicos, realizando assim, a comparação das diferentes propriedades do material.

As amostras, blocos de liga II D (contendo 22% de cromo e 3% de carbono), foram fundidos em um forno de indução, de acordo com o padrão ASTM A532-10 (2014). Foram obtidos corpos de prova com as dimensões necessárias para o desgaste teste (75 x 25 x 12,5 mm), através de corte com jato de água. Foram realizados um total de 50 experimentos, divididos em dois grupos de variados períodos e temperaturas de acordo com os materiais. O primeiro composto de corpos de prova como fundidos e o segundo, de amostras recozidas, a 700 ° C por 6 horas. Depois de tratamento desestabilizador, um tratamento de têmpera a 200 ° C por 2 horas foi aplicado para aliviar o estresse, seguido por ar resfriamento de todas as amostras.

A determinação da composição química total de foi realizada com um espectrofotômetro de emissão de acordo com o IT 7433, as mesmas foram obtidas com uma varredura eletrônica.

As medições Rockwell C foram realizadas usando um durômetro de bancada de acordo com as especificações da norma ABNT-NBR 6671, realizado com uma pré-carga de 10 kgf e uma carga final de 150 kgf. Nos testes de dureza e microdureza, a carga foi aplicado por 15 segundos. Para quantificar a austenita retida, uma difração de raios-X (XRD) a análise foi realizada com uma velocidade de varredura de 0,4 graus por minuto usando um feixe de cromo l = 1.788965.

Os testes de roda de borracha de areia seca foram realizados e calculados de acordo com o procedimento A da ASTM G65-04 (2010) padrão para materiais de alta resistência ao desgaste, aplicando uma carga de 130 N e 6000 spins.

Resultados e Discussões

A composição química dos espécimes de liga foi conforme recomendada pela ASTM Padrão A532 para ferro fundido branco de alto cromo de liga IID, além disso, notou-se que a liga em estudo é hipoeutética, com aproximadamente 30 por cento de carbonetos eutéticos primários

Realizou-se tratamento de desestabilização, e após isso se identificou que as medições de dureza foram realizadas em ambos os grupos de materiais para determinar a temperatura que fornece a maior resistência ao desgaste valores em cada estado inicial acompanhando continuamente a dureza em relação a temperatura, e o efeito do tempo de tratamento para o liga de ferro fundido branco, sendo diretamente proporcionais até certo momento em que a temperatura atinge um determinado valor, observou-se que a dureza começa a diminuir.

Pode-se observar também que amostras que foram inicialmente recozidas antes da desestabilização (tratamento térmico) apresentaram maiores valores de dureza em tempos de tratamento mais baixos, já amostras do estado fundido atingiram valores de dureza mais altos com tratamento mais longo, contudo ainda menores que em comparação as das amostras que foram previamente recozidas. Como as amostras previamente recozidas e desestabilizadas por tempos de 0,5 hora e temperatura de 1050 ° C apresentou melhor dureza.

Em relação a microdureza pode-se notar que a quantidade de carbonetos secundários na matriz aumentou com a temperatura até 1000 ° C, após a qual ambas propriedades diminuem podendo ser uma consequência da supersaturação do carbono, no estado inicial recozido a quantidade de carbonetos atinge seu máximo em 1050 ° C, então diminui dentro da faixa de temperatura de 1050 ° C a 1100 ° C.

Pode se notar que antes do recozimento, a precipitação e coalescência de carbonetos secundários ocorrem durante desestabilização, promovendo os melhores resultados com tempos mais curtos quando as amostras no recozido estado inicial foram testadas. Nota-se também que a quantidade de carbonetos primários ou eutéticos não é alterado pelo tratamento térmico, portanto a evolução da dureza ao longo o tempo depende apenas dos constituintes da matriz, além de que a dureza da liga e da matriz de microdureza apresentam as mesmas tendências. Com relação entre a fração volumétrica dos carbonetos secundários, austenita retida e a temperatura, para ambos estados iniciais (como fundido e recozido).