Avaliação do material ferro fundido nodular austemperado para aplicação em placas de desgaste de suspensão rodoviária

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Müller, Mateus Menegazzi
• Orientador(a): Clarke, Thomas Gabriel Rosauro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Ferro fundido nodular; Austêmpera; Suspensão mecânica; Resistência ao desgaste
• Palavras-chave em Inglês: Ductile iton; Ausferrite; Austempering; Wear
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/219718

Desde meados da década de 1950, o ferro fundido nodular é utilizado em diversas aplicações automotivas. Este material é uma liga ternária de Ferro (Fe), Carbono (C) e Silício (Si), que após processos metalúrgicos, resulta em nódulos de grafita imersos numa matriz composta de ferrita, perlita ou a mistura de ambas. Através do tratamento térmico de austêmpera no ferro fundido nodular, obtém-se um material composto de grafita nodular, ferrita acicular e austenita enriquecida de alto carbono. Também conhecida como ausferrita, esta tríade resulta numa combinação excepcional de propriedades como: boa ductilidade, alta resistência mecânica e considerável resistência do desgaste. Sendo assim, os ferros fundidos nodulares austemperados despertam crescente interesse nos meios acadêmico e industrial atual, explicado pela relevância tecnológica diferenciada da matriz metálica característica do ADI (do inglês, austempered ductile iron). O objetivo principal do presente trabalho é a melhoria incremental de um componente inicialmente projetado em ferro fundido nodular conforme Norma SAE J434 (SAE, 2004) grau D5506, através da caracterização e implementação do ADI grau IV. Este material foi usado na placa de desgaste de uma suspensão rodoviária semipesada 6x2 (composta de três eixos e dez rodas em atrito com o solo, das quais quatro são motoras), a fim de aumentar em 100% a vida em desgaste do componente em campo. Para tal, foi utilizada como referência a Norma ASTM A897/A897M (ASTM, 2011) e uma liga de ferro fundido nodular com percentual 3,71% de Carbono e 2,65% de Silício. Esta liga foi pré-aquecida por cento e vinte minutos à 450°C, austenitizada à 930°C por noventa minutos e resfriada rapidamente em sal AS140, sendo mantida à 300°C por quarenta minutos. Com as duas configurações de amostras (conforme projeto em nodular D5506 e proposto em ADI grau IV), foram fabricadas peças protótipo para submissão de testes em campo de provas controlado. Os materiais foram avaliados através de microscopia ótica (MO), difração de raio-x (DRx), ensaios mecânicos de tração e impacto Charpy e microdureza Vickers. Através de pesagem e escaneamento, foi realizada avaliação qualitativa do desgaste de ambas as configurações após teste em campo de provas, pois não se teve acesso às demais características do sistema tribológico envolvido na suspensão deste caminhão. Entretanto, a melhoria da resistência ao desgaste do componente depende diretamente da qualidade do ferro fundido, dos controles no tratamento térmico e da matriz metálica obtida. A hipótese inicial foi corroborada, aumentando-se a vida em desgaste do componente em 111%.