Relation between Hardness, Wear and Microstructure of the Tribological Pair Composed of SAE 1045 Steel and Zirconium Oxide

O estudo do desgaste é de extrema importância na indústria. A utilização dos conhecimentos e tecnologias atuais de tribologia podem gerar economia significativa no mundo todo. Os principais mecanismos de desgaste encontrados em falhas em ambientes industriais são abrasão e adesão. A dureza e a microestrutura dos materiais são propriedades que influenciam esses mecanismos de desgaste. O objetivo deste trabalho é avaliar a relação entre dureza, desgaste e microestrutura e seus mecanismos de desgaste em um par tribológico formado por aço SAE 1045, temperado e normalizado, e óxido de zircônio. Foram realizados ensaios pino sobre disco em um tribômetro, no qual esferas de zircônia eram atritadas contra discos de aço. Por meio de microscopia e interferometria, foi possível avaliar os mecanismos de desgaste das peças após os ensaios. Foi constatado que os discos normalizados apresentaram menor dureza e maior desgaste. As trilhas dos discos normalizados apresentaram um desgaste severo por adesão, e as esferas utilizadas nesses ensaios apresentaram marcas elípticas devido ao material ser mais macio. Os resultados deste trabalho corroboraram o que está descrito na literatura atual de tribologia — a resistência ao desgaste aumenta proporcionalmente com o valor da dureza dos materiais.Wear studies are extremely important in the industry. Using the current tribology knowledge and technologies can generate significant savings worldwide. The main wear mechanisms encountered in industrial environments failures are abrasion and adhesion. The hardness and microstructure of the materials are properties that influence these wear mechanisms. The objective of this paper is to evaluate the relation between hardness, wear, and microstructure and its wear mechanisms in a tribological pair composed of SAE 1045 steel, quenched and normalized, and zirconium oxide. Pin-on-disk tests were carried out in a tribometer, in which zirconia spheres were frictioned against steel discs. Through microscopy and interferometry, it was possible to evaluate the wear mechanisms of the parts after the tests. It was found that the normalized discs presented lower hardness and higher wear. The tracks of the normalized discs showed severe adhesion wear, and the spheres used in these tests showed elliptical marks because the material was softer. The results of this paper corroborate what is described in the current tribology literature — that the wear resistance increases proportionally according to the hardness of the materials