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ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-7265-7874
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Efeito da microestrutura do aço-manganês austenítico no desempenho tribológico em desgaste por deslizamento
Alternate title (s): Effect of the microstructure of austenitic manganese steel on tribological performance in sliding wear
Author: Andrade, Guilherme Henrique Alves
First Advisor: Franco, Sinésio Domingues
First member of the Committee: Júnior, Washington Martins da Silva
Second member of the Committee: da Silva, Flavio José
Third member of the Committee: de Castilho, Sebastião Luis Domingos
Summary: O aço-manganês austenítico é amplamente utilizado na indústria em equipamentos suscetíveis a desgaste abrasivo ou por impacto. Esse material é escolhido para essas situações devido às suas alterações microestruturais que surgem quando ele é submetido à deformação, garantindo um aumento na sua resistência mecânica e um endurecimento superficial considerável. Três aços-manganês austeníticos foram avaliados neste trabalho, sendo um não solubilizado (HF-NS), um laminado e solubilizado (HF-IMP) e outro também solubilizado, porém obtido por fundição (HF-NAC), todos com aproximadamente a mesma composição química. Esses aços foram testados em ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino sobre plano com movimento alternado (reciprocating), sendo aplicadas as forças normais de 90 N, 150 N, 180 N e 380 N. Cada ensaio teve duração de 12 h, sendo realizados cinco ensaios para cada condição. De acordo com os teores de ferro e manganês desses materiais, espera-se que não haja transformação martensítica. Espera-se que os únicos mecanismos de aumento de resistência mecânica atuantes sejam as maclas de deformação, deslizamento de planos cristalinos e encruamento por movimentação de discordâncias. Foram avaliadas peças que trabalharam em campo fabricadas em aço-Hadfield, tendo seus mecanismos de desgaste caracterizados, os quais foram replicados nos ensaios de laboratório. O HF-NS foi o material que apresentou os menores valores, tanto para o coeficiente de atrito, quanto para o volume desgastado. Além disso, foi detectada pela técnica de EBSD a presença de transformação martensítica no HF-NS, justificada pelo empobrecimento de carbono no interior dos grãos austeníticos, reduzindo assim a estabilização da austenita em temperatura ambiente. Esse fato sugere que a ausência do tratamento de solubilização para o aço-manganês austenítico é benéfica para a aplicação estudada, pois, além do bom desempenho tribológico, a sua produção tem custo e tempo reduzidos.
Abstract: Austenitic manganese steel is widely used in the industry in equipment prone to abrasive or impact wear. This material is chosen for these situations due to its microstructural changes that occur when subjected to deformation, ensuring an increase in its mechanical strength and considerable surface hardening. Three austenitic manganese steels were evaluated in this study, one as-cast and non-solution treated (HF-NS), one solution treated and rolled (HF-IMP), and another solution treated and also cast (HF-NAC), having nearly the same chemical composition. These steels were tested in reciprocating sliding wear tests using pin-on-disc configuration with normal forces of 90 N, 150 N, 180 N, and 380 N. Each test lasted 12 hours, with five tests conducted for each condition. Based on the iron and manganese contents of these materials, it is expected that there will be no martensitic transformation. The only expected mechanisms contributing to increased mechanical strength are deformation twins, slip of crystal planes, and strain hardening due to dislocation movement. Components that worked in the field made of Hadfield steel were evaluated, with their wear mechanisms characterized and replicated in laboratory tests. HF-NS exhibited the lowest values for both friction coefficient and wear. Furthermore, martensitic transformation was detected in HF-NS using EBSD technique, attributed to carbon depletion within the austenitic grains, thereby reducing austenite stability at room temperature. This suggests that the absence of solution treatment for austenitic manganese steel is beneficial for the studied application, as it not only provides good tribological performance but also reduces production cost and time.
Keywords: aços-manganês austeníticos
manganese austenitic steels
desgaste por deslizamento
sliding wear
transformação martensítica
martensitic transformation
tratamento de solubilização
solubilization heat treatment
desempenho tribológico
tribological performance
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA
Subject: Engenharia mecânica
Microestrutura
Aço - Indústria
Manganês
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: ANDRADE, Guilherme Henrique Alves. Efeito da microestrutura do aço-manganês austenítico no desempenho tribológico em desgaste por deslizamento. 2024. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica), Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5109
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5109
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45400
Date of defense: 30-Jul-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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