Influência da porcentagem de
grafita no desgaste abrasivo de um
ferro fundido mesclado usado em
cilindros de laminação
Téc. Leandro J. de Paula
M.E. Marcio Matos do Santos
Dr Amilton Sinatora
1
SUMÁRIO
1.
2.
INTRODUÇÃO
OBJETIVO
3.
MATERIAIS E MÉTODOS
4.
RESULTADOS
5.
CONCLUSÕES
2
INTRODUÇÃO
Ferro Fundido Mesclado
Perlita
• Bom compromisso entre:
 Resistência ao desgaste
 Condutividade térmica
 Tenacidade
Matriz
VC
Grafita
Martensítica
NbC
M3C
3
JUSTIFICATIVA
Mestrado Márcio Matos (2005):
Materiais - Microestrutura:
Ferro fundido nodular
Aço AISI 1060
652±9
642±13
FoFo Nodular - %Vol. grafita: 10,5 + 0,6%
Número de nódulos por mm2: 368 + 23
4
JUSTIFICATIVA
Mestrado Márcio Matos (2005):
Condições de ensaio:
Força nominal : 20 N
Pressão nominal: 2,83 MPa
Velocidade tangencial : 0,08 m/s
Trajetória espiral : 40 mm à 15 mm
Distância total percorrida: 6,0 + 0,1 m
Taxa de Desgaste - [10-5 kg/m]
Material
Lixa - Al2O3
Seco
Lubrificado
#80 [192 um]
4,16 + 0,07
4,23 + 0,09
#220 [66 um]
2,71 + 0,08
2,93 + 0,04
#80 [192 um]
4,45 + 0,16
4,54 + 0,07
#220 [66 um]
2,70 + 0,06
2,93 + 0,07
Aço
Ferro Fundido
5
OBJETIVO
 Estudar, por meio de ensaios laboratoriais, a
influência da grafita na resistência ao desgaste de
cilindros de laminação utilizados nas últimas
cadeiras ( LTQ ).
 Identificar os mecanismos de desgaste.
 Avaliar o efeito dos carbonetos no desgaste.
6
MATERIAIS
Ferro Fundido Mesclado
C.Q
CI77VS (18848)
CI77VS (21851)
C
2.96
2.94
Si
1.95
1.75
Mn
0.95
0.97
Cr
1.70
1.75
Ni
4.61
4.46
Mo
0.45
0.44
Cu
0.01
0.01
Ti
0.01
0.01
V
1.44
1.40
Nb
0.48
0.46
Co
0.02
0.02
W
0.09
0.09
7
MATERIAIS
Cilindro laminador ( LTQ )
8
Microestrutura
CI77VS (18848) (25)
CI77VS (21851) (20)
9
CI77VS (18848) (25)
CI77VS (21851) (20)
10
CARACTERIZAÇÃO METALOGRÁFICA
CI77VS ( 18848 )
CI77VS ( 21851 )
Macrodureza
( 20 Kgf )
640 ± 20 HV
647 ± 33 HV
Microdureza da Matriz
( 100gf )
602 ± 21 HV
623 ± 17 HV
Microdureza do Carboneto
(100gf )
1168 ± 48 HV
1051 ± 96 HV
Fração Volumétrica de Grafita
100x - 30 campos
3,7 ± 0,2
1,8 ± 0,1
Fração Volumétrica de M3C
500x - 30 campos
33,0 ± 0,7
33,0 ± 1.6
11
EQUIPAMENTO
Peso
Tribômetro Multi Axial TE79
Pino-sobre-disco
Célula de carga
Pino
Disco
12
MATERIAIS E MÉTODOS
Condições de ensaio

Carga 4,6N

Pressão nominal 0,65 MPa

Espiral 40 mm para 5 mm

Lixa Al2O3 #320 pano (Total – 10 lixas)

Assentamento Lixa Al2O3 #600
13
MATERIAIS E MÉTODOS
Medição e análise dos resultados

Perda de massa (Intervalo de pesagem - 2 lixas)

Taxa de desgaste (g/lixa)

Coeficiente de Atrito

Microscopia Eletrônica de Varredura
14
RESULTADOS
CI77VS 18848 Grafita 100x Carboneto 500x
Pino 1
1.6+ 0.1
33.2+ 1.6
Pino 2
3.4+ 0.2
35.0+ 1.7
1.9+ 0.3
34.7+ 2.6
Pino 3
Perda de massa do CI77VS (18848)
40
y = 0,2069x + 0,0381
R2 = 0,9997
Perda de massa [mg]
35
30
y = 0,2114x + 0,6762
R2 = 0,9987
25
20
y = 0,2143x + 0,0429
2
R = 0,9994
15
10
5
0
0
50
100
Distância percorrida [m]
150
200
15
RESULTADOS
CI77VS 21851 Grafita 100x Carboneto 500x
Pino 1
3.1+ 0.2
33.6+ 1.3
Pino 2
2.4+ 0.2
32.4+ 1.6
2.6+ 0.3
33.1+ 1.8
Pino 3
Perda de massa do CI77VS (21851)
40
y = 0,2135x - 0,0762
R2 = 0,9999
Perda de massa [mg]
35
30
y = 0,2238x - 0,1143
2
R = 0,9998
25
20
y = 0,2104x - 0,1619
2
R = 0,9998
15
10
5
0
0
50
100
Distância percorrida [m]
150
200
16
RESULTADOS
CI77VS (18848)
CI77VS (21851)
40,0
35,0
Perda de massa [mg]
30,0
25,0
20,0
15,0
Y= 0,2159x – 0,1175
10,0
Y= 0,2109x – 0,2524
5,0
0,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Distância Percorrida [m]
17
COEFICIENTE DE ATRITO
CI77VS 18848
0,6
Coeficiente de Atrito
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
P2
P3
P1
0
0
20
40
60
80
100
120
Tem po [s]
18
COEFICIENTE DE ATRITO
CI77VS 18848
0,6
Coeficiente de Atrito
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
P2
P3
P1
0
0
20
40
60
80
100
120
Tem po [s]
19
COEFICIENTE DE ATRITO
CI77VS 21851
Coeficiente de Atrito
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
P3
0
0
20
P2
40
60
P1
80
100
120
Tempo [s]
20
COEFICIENTE DE ATRITO
CI77VS 21851
Coeficiente de Atrito
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
P3
0
0
20
P2
40
60
P1
80
100
120
Tempo [s]
21
COEFICIENTE DE ATRITO
0,6
Coeficiente de Atrito
0,5
0,4
0,3
0,2
CI77VS 21851 P1 Grafita 3,1%
0,1
CI77VS 18848 P1 Grafita 1,6%
0
0
20
40
60
80
100
120
Tempo [s]
22
COEFICIENTE DE ATRITO
0,6
Coeficiente de Atrito
0,5
0,4
0,3
0,2
CI77VS 21851 P1 Grafita 3,1%
0,1
CI77VS 18848 P1 Grafita 1,6%
0
0
20
40
60
80
100
120
Tempo [s]
23
MECANISMO DE DESGASTE
Carboneto de
Nióbio
Carboneto de
Vanádio
Carboneto de
Ferro (M3C)
24
MECANISMO DE DESGASTE
Carboneto de
Vanádio
Deformação
Plástica
Microcorte
Carboneto de
Nióbio
25
MECANISMO DE DESGASTE
Recobrimento da
grafita
Recobrimento da
grafita
26
CONCLUSÕES
 As frações volumétricas de grafita estudadas não
influenciaram significativamente o desgaste dos
cilindros de laminação utilizados nas últimas cadeiras.
 Os mecanismo de desgaste predominantes nas ligas
foram : Microcorte e deformação plástica.
 Não houve variação significativa do coeficiente de
atrito em todas as ligas.
 Os carbonetos de Nb e V protegem a matriz, evitando
seu desgaste prematuro.
27
OBJETIVO
 Estudar, por meio de ensaios laboratoriais, a
influência da grafita na resistência ao desgaste de
cilindros de laminação utilizados nas últimas
cadeiras ( LTQ ).
 Identificar os mecanismos de desgaste.
 Avaliar o efeito dos carbonetos no desgaste.
28
FIM
29