Tribologia do aço manganês Hadfield e suas aplicações para resistência ao desgaste abrasivo

Abstract

Este trabalho desenvolve uma abordagem teórica sobre a tribologia do aço manganês Hadfield e sua aplicação em componentes submetidos ao desgaste abrasivo. Trata-se de uma liga austenítica, geralmente situada na faixa entre 1,0 a 1,4% de carbono e 10 a 14% de manganês, cuja importância industrial é dada a partir da combinação entre elevada tenacidade, ductilidade e capacidade de encruamento durante o serviço. A pesquisa foi conduzida por meio de um levantamento e análise de estudos que discutem composição química, microestrutura, tratamento térmico, mecanismos de deformação, ensaios tribológicos e aplicações em mineração, britagem, ferrovias e equipamentos sujeitos a impacto e desgaste. A literatura indica que a resistência ao desgaste não pode ser explicada apenas pela dureza inicial do material. Ela depende da estabilidade da matriz austenítica, da dissolução adequada de carbonetos, do tamanho de grão, da presença controlada de elementos de liga e, principalmente, da severidade do contato abrasivo. Quando há impacto e deformação suficientes, a superfície endurece progressivamente por maclação, multiplicação de discordâncias e interação de defeitos cristalinos, ao mesmo tempo em que o núcleo permanece tenaz. Porém, em condições leves, esse mecanismo pode não ser totalmente ativado. Portanto, o aço Hadfield continua relevante para mandíbulas de britadores, revestimentos, peças ferroviárias e componentes de mineração, desde que sua escolha considere as condições reais de fabricação, tratamento térmico, abrasividade, impacto e manutenção.

This work presents a theoretical review of the tribology of Hadfield manganese steel and its use in components exposed to abrasive wear. Hadfield steel is an austenitic alloy, commonly containing approximately 1.0 to 1.4 wt.% carbon and 10 to 14 wt.% manganese, whose industrial relevance is associated with the combination of high toughness, ductility and service-induced work hardening. The study was based on the analysis of papers and technical documents concerning chemical composition, microstructure, heat treatment, deformation mechanisms, tribological testing and applications in mining, crushing, railways and impact-loaded equipment. The literature shows that wear resistance cannot be understood only from the initial hardness of the alloy. It depends on the stability of the austenitic matrix, adequate carbide dissolution, grain size, controlled alloying additions and, above all, the severity of abrasive contact. Under sufficient impact and plastic deformation, the surface hardens progressively through twinning, dislocation multiplication and defect interaction, while the core remains tough. Under mild loading, however, this mechanism may not be fully activated. It is concluded that Hadfield steel remains technically relevant for crusher jaws, liners, railway parts and mining components, provided that its selection considers the actual conditions of manufacturing, heat treatment, abrasiveness, impact and maintenance.