Influência das microestruturas bainítica e martensítica nas propriedades tribológicas do par aço AISI/SAE 4340 e liga bronze-alumínio 630

Abstract

O presente trabalho estuda os mecanismos de desgaste envolvidos no deslizamento entre o par aço AISI/SAE 4340 com diferentes condições microestruturais e a liga bronze-alumínio 630. Além da aplicação geral na indístria, o estudo do desgaste proposto torna-se relevante por ser utilizado em trens de pouso de aeronaves. Neste estudo foi escolhido o ensaio tipo pino-disco para simular a situação real de desgaste. Os discos foram confeccionados a partir do aço AISI/SAE 4340 e os pinos foram feitos da liga bronze-alumínio 630. Para avaliar a influência da microestrutura do aço sobre o desgaste do pino, os discos foram tratados termicamente para a formação das estruturas martensítica e bainítica, que foram comparadas à estrutura ferrítica-perlítica, presente no material em sua condição como fornecido. As curvas de perda de volume em função da distância percorrida foram levantadas para três diferentes velocidades de ensaio: 0,5; 1,0 e 1,5 m/s. Nestas curvas foi selecionada a região de desgaste moderado (linear) para as análises comparativas entre as diferentes condições de microestrutura e velocidade. A partir destas curvas foi possível o cálculo da taxa de desgaste para cada par estudado. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia eletrônica de varredura, por análise de EDS e por microscopia óptica. Os mecanismos de desgaste detectados são semelhantes para todas as condições microestruturais do disco. As imagens mostram que partículas do pino são deformadas sobre o disco, em forma de camadas, evidenciando o mecanismo de adesão. Para a maior velocidade de ensaio (1,5 m/s), surgiram trincas características de fadiga e evidências de delaminação. A taxa de desgaste por deslizamento foi ligeiramente mais acentuada no ensaio do pino em contato com o disco de microestrutura bainítica. Comparando a...

The present work studies the wear mechanisms involved in sliding between the pair AISI 4340 steel with different micro-structural conditions and 630 aluminium-bronze alloy. In addition to the general application in industry, the study proposed becomes relevant because of use of these materials in aircraft landing gears. For this study the test pin-on-disc was chosen to simulate the real situation of wear. The discs were made from AISI 4340 steel and pins were made of 630 aluminium-bronze alloy. To evaluate the influence of steel microstructure on wear of the pin, the discs were thermal-treated to obtain Martensitic and bainitic structures, which were compared to ferritic-pearlitic structure structure, present in the material in its condition as delivered. Curves of volume loss versus distance were raised for three different test speeds: 0.5; 1.0 and 1.5 m/s. In these curves was selected the region of moderate wear (linear) to the comparative analysis between the various conditions of microstructure and speed. From these curves it was possible to calculate the wear rate for each pair. The microstructural characterization was performed by scanning electron microscopy, EDS analysis and optical microscopy. The detected wear mechanisms are similar for all studied micro-structural conditions of the discs. The images show that particles of the pin are deformed on the disc surface, in form of layers, showing the mechanism of adhesion. For the higher test speed (1.5 m/s), there were cracks as characteristic of fatigue and evidences of delamination. The sliding wear rate was slightly higher for the pin in contact to the bainitic microstructure. By comparing the rate of wear for the three speeds, the test performed at a speed of 1.0 m/s showed a more critical condition, with higher values for the different disc structures