Influência do nióbio e morfologia dos seus carbonetos nas propriedades dos ferros fundidos cinzentos utilizados em discos de freio

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Nocera, Eduardo
• Orientador(a): Massi, Marcos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: ferro fundido com nióbio; morfologia carboneto de nióbio; desgaste; discos de freio
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/39430

Foi estudado como controlar a morfologia dos carbonetos de nióbio com e sem a adição de titânio em ferro fundido cinzento classe FC250. O controle da morfologia dos carbonetos de nióbio através da adição de titânio pode ser uma ferramenta valiosa no projeto de ligas avançadas com propriedades mecânicas superiores. A formação de carbonetos tipo “escrita chinesa” pode fragilizar a matriz devido a complexa forma geométrica e alta dureza situados em uma matriz metálica com dureza menor. O presente trabalho visou estabelecer uma quebra de paradigma com relação a limitação da porcentagem de nióbio e sua influência nas propriedades mecânicas, uma vez que o mercado automotivo limita a adição em 0,2% para discos de freio devido a uma influência no espaçamento interlamelar da perlita e o número de células eutéticas, aumentando assim a resistência mecânica e causando dificuldades de usinagem. Primeiramente foi vazado por fundição em areia 05 (cinco) ligas com teores de nióbio que variam entre 0,00% e 0,681% com diferentes taxas de resfriamento. Um segundo vazamento foi realizado com teores de nióbio de 0,9% onde uma liga possuía 0,122% de titânio e a outra sem a adição deste elemento. A evolução da microestrutura para todas as condições de vazamento foi caracterizada por microscopia óptica, por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por microscopia digital (DSX). As ligas contendo 0,9% de nióbio, com e sem titânio, foram avaliadas em teste de riscamento (Scrtach Test) para avaliação da fragilidade dos carbonetos e correlação com resistência ao desgaste. Na sequência foi feito um teste de fadiga térmica utilizando-se equipamento para ensaio de fadiga térmica. Os resultados indicaram que o processo de fundição tem maior influência na distribuição e tamanho das grafitas do que o efeito do nióbio como agente refinador. Além disso foi possível observar que não houve influência do nióbio no espaçamento da perlita e que os valores de dureza não se alteraram com a adição deste elemento. O ensaio de fadiga térmica não detectou diferenças entre as amostras com 0,00% e 0,681% de nióbio onde ambas trincaram após 200 ciclos. O titânio exerce uma forte influência no controle da morfologia dos carbonetos de nióbio, transformando-o de uma estrutura tipo “escrita chinesa” para poligonal. Foi possível observar também que os carbonetos tipo “escrita chinesa” são mais frágeis e menos resistentes ao desgaste.