Analysis of hardness influence on wear of SAE 4140 steel

Este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento do desgaste de um aço SAE 4140, que passou por diferentes tratamentos térmicos, para se obter microestruturas e durezas distintas, utilizando um ensaio pino-sobre-disco atritado contra uma esfera de zircônia. Os ensaios foram realizados no tribômetro do Laboratório de Tribologia da UFRGS, utilizando parâmetros controlados de tempo, rotação, raio de deslizamento e força. O desgaste dos discos foi medido pela variação de volume obtido por interferometria e calculado por um algoritmo em um software de cálculo numérico. O desgaste das esferas foi calculado por uma relação matemática entre diâmetro desgastado e volume. Os mecanismos de desgaste observados foram abrasão, adesão e triboquímico. Para os discos de maior dureza o desgaste abrasivo predominou e à medida que a dureza diminuiu o desgaste adesivo e triboquímico passaram a ter maior influência. Através de análise ótica dos discos foi possível medir a quantidade de filme triboquímico na superfície das trilhas, com o intuito de relacionar com o desgaste. Notou-se que o disco com maior quantidade de tribofilme apresentou o menor desgaste, mesmo este possuindo a menor dureza.This work has the objective of evaluating the wear of SAE 4140 steel, wich is obtained by heat treatment, to obtain different microstructures and hardness, using a pin-on-disk test rubbing against a zirconia sphere. The tests were performed in the tribometer of Tribology Laboratory of UFRGS, using controlled parameters of time, rotation, sliding distance and force. Disk wear was measured by volume variation obtained by interferometry and calculated by an algorithm in numerical calculation software. The wear of the spheres was calculated by a mathematical relation between worn diameter and volume. The wear mechanisms observed were abrasion, adhesion and tribochemical. For the harder discs, abrasive wear prevailed and as the hardness decreased the adhesive and tribochemical wear began to have greater influence. Through optical analysis of the discs it was possible to measure the amount of tribochemical film on the surface of the tracks, in order to relate them to the wear. It was observed that the disc with the highest amount of tribofilm presented the minimum wear, even having the lowest hardness