Avaliação da influência da temperatura e do tempo de tratamento de desestabilização em ferro fundido branco alto cromo hipereutético inoculado com CaSi

Abstract

Os ferros fundidos brancos de alto cromo destacam-se pela resistência ao desgaste, sendo aplicados em operações de mineração, trituração e transporte de materiais abrasivos. As pesquisas referentes a esta classe de materiais visam ao aumento da vida útil de equipamentos, fundamentadas na compreensão dos mecanismos de desgaste predominantes e no desenvolvimento de melhorias microestruturais. O presente trabalho investiga o efeito do tempo e temperatura no tratamento de desestabilização em um ferro fundido branco de alto cromo hipereutético 4%C+30%Cr inoculado com CaSi sobre a resistência ao desgaste abrasivo. Para tal, as propriedades do material foram avaliadas a partir de amostras extraídas de blocos fundidos com e sem refino por inoculação. A caracterização foi conduzida nas condições: bruto de fusão, recozido e após desestabilização. A análise microestrutural, qualitativa e quantitativa, foi realizada via Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A resistência mecânica foi aferida por ensaios de dureza, e o comportamento tribológico foi avaliado pelo ensaio de desgaste abrasivo do tipo areia seca em roda de borracha (Dry Sand/Rubber Wheel). Os resultados indicaram que as amostras sem processo de inoculação alcançaram durezas maiores que as amostras com inoculação, devido a uma transformação martensítica mais efetiva e maior densidade de carbonetos secundários precipitados. Assim, a amostra com a maior dureza (980 °C por 2 horas, sem inoculação), também foi a amostra com a maior resistência ao desgaste dentre todas as amostras testadas. O desempenho tribológico apresentou correlação direta com a dureza, mostrando-se esta propriedade determinante para restringir os micromecanismos de desgaste atuantes no ensaio de desgaste de areia seca em roda de borracha.

Abstract: High-chromium white cast irons are notable for their high wear resistance and are widely used in mining, crushing, and abrasive material transport operations. Research on this class of materials aims to increase equipment service life, based on the understanding of predominant wear mechanisms and the development of microstructural improvements. This work investigates the effects of time and temperature of destabilization heat treatment on the wear performance of a CaSi- inoculated hypereutectic high-chromium white cast iron 4%C+30%Cr. To this end, material properties were evaluated using samples extracted from cast blocks in both unrefined and refined (by inoculation) conditions. Characterization was conducted for the as-cast, annealed, and destabilized conditions. Qualitative and quantitative microstructural analysis was performed via Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Mechanical strength was measured by hardness tests, and the tribological behavior was evaluated using the dry sand/rubber wheel abrasive wear test. The results indicated that the condition of 2 hours @ 980 °C for the unrefined material (control) provided the best wear resistance among all the samples tested. The tribological performance showed a direct correlation with hardness, which proved to be a determining property for the conditions studied.