Estudo comparativo de desgaste abrasivo em ferros brancos de alto cromo, Ni-Hard e aço usados na produção de ponteiras de manejo de solo em operações agrícolas

Abstract

O setor de máquinas agrícolas é estratégico para o país e cada vez mais demanda materiais fundidos de elevado desempenho a custos competitivos. Aços e ferros fundidos cumprem papeis estruturais e de resistência ao desgaste e, em que pese a significativa diferença que apresentam, em termos de composição química e microestrutura, podem ser empregados em situações similares, onde a resistência ao desgaste abrasivo severo é demandada. Desta forma ganha importância para o setor de fundição compreender os diferentes mecanismos de abrasão apresentados por estes materiais, de forma a otimizar o emprego dos mesmos. Neste sentido, neste trabalho foi avaliada a resistência ao desgaste apresentada em três ligas de ferro branco, descritas pela norma ASTM A532, além de um aço baixo carbono temperado e revenido, que são utilizados na produção de componentes agrícolas. No estudo foram empregados os ensaios de abrasão em roda de borracha, ensaio de impacto Charpy e dureza Rockwell C e microdureza Vickers. As caracterizações das ligas foram feitas utilizando microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados obtidos indicam uma maior resistência ao desgaste nas ligas que apresentaram maior fração de carbonetos, onde a matriz metálica tinha menor exposição às partículas abrasivas do ensaio de abrasão. Foi evidenciado também significativa diferença na tenacidade ao impacto entre a liga de aço e as de ferro branco, onde a primeira apresentou resultado superior às demais. Diante dos resultados obtidos e análise econômica envolvida, o emprego de ferros fundidos brancos alto cromo apresentaram um melhor desempenho em relação à abrasão a um custo relativamente mais competitivo.

The agricultural machinery sector is strategic for the country and increasingly demands high-performance cast materials at competitive costs. Steel and cast iron fulfill structural and wear resistance roles and, despite the significant difference they present, in terms of chemical composition and microstructure, they can be used in similar situations, where resistance to severe abrasive wear is demanded. Therefore, it becomes important for the foundry sector to understand the different abrasion mechanisms presented by these materials, in order to optimize their use. In this sense, in this work, the wear resistance presented in three white cast iron alloys, described by the ASTM A532 standard, in addition to a quenched and tempered low carbon steel, which are used in the production of agricultural components, was evaluated. In the study, sand-rubber abrasion test, Charpy impact test and Rockwell C hardness and Vickers microhardness tests were used. Alloy characterizations were performed using optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results obtained indicate a greater resistance to wear in the alloys that presented a greater fraction of carbides, where the metallic matrix had less exposure to the abrasive particles of the abrasion test. A significant difference in impact toughness was also pointed out between the steel alloy and the white cast iron alloys, where the former presented a superior result than the others. In view of the results obtained and the economic analysis involved, the use of high chromium white cast irons presented a better performance in relation to abrasion at a relatively more competitive cost.