Development of microalloyed steel for railway wheels

Neste trabalho foi desenvolvido um aço microligado com 0,7% de carbono para fabricação de rodas ferroviárias. Tomou-se como base um aço classe C da norma AAR M-107 e adicionou-se nióbio e molibdênio. A pesquisa foi realizada em duas etapas distintas. A primeira etapa estudou-se o efeito da adição de nióbio e molibdênio no aço com 0,7% de carbono antes e após a deformação por laminação, simulando o forjamento real das rodas ferroviárias produzidas na MWL Brasil. Com os dados disponíveis passou-se à segunda etapa da pesquisa onde foram fabricadas e ensaiadas rodas ferroviárias na MWL Brasil usando um aço com composição química semelhante à utilizada na primeira etapa para observar o efeito do nióbio e molibdênio nas mesmas. Os aços foram austenitizados a 1250 °C para solubilização do nióbio na austenita e deformados a partir de 1200 °C. Na primeira etapa o aço foi laminado em 4 passes sofrendo uma deformação total na espessura de 67% e resfriado ao ar. Na segunda etapa, o aço foi forjado pelo processo de fabricação usado pela MWL Brasil. Após o tratamento térmico, foram realizados ensaios de dureza da perlita, tração, impacto, tenacidade à fratura, além de microscopia ótica e medida do tamanho de grão austenítico. Observou-se aumento no limite de escoamento (8,5%), ductilidade (15%), energia de impacto (29%), tenacidade à fratura (33%) e temperabilidade pela microadição de nióbio e molibdênio, mostrando que esses elementos podem melhorar o desempenho das rodas ferroviárias atualmente produzidas.In this work it was developed a microalloyed steel with 0.7% carbon to manufacture railway wheels. It was taken as basis a steel class C of standard AAR M-107 and added niobium and molybdenum. The research was conducted in two stages. The first step was studied the effect of the addition of niobium and molybdenum on 0.7% C steel before and after deformation by rolling, simulating the actual forging of railroad wheels process in MWL Brasil. With the available data the second stage of the research was conducted, manufacturing and testing railway wheels in MWL Brasil, using a steel with similar chemical composition to that was used in the first step to observe the effect of niobium and molybdenum in them. The steels were austenitized at 1250 °C for niobium solubilization in austenite and deformed from 1200 °C. In the first stage, the steels were rolled at 4 passes undergoing a total deformation of 67% in thickness and aircooled. In the second step, the steels were forged by MWL Brasil manufacturing process. After heat treatment, tests on pearlite hardness, tensile, impact, fracture toughness were performed. Microstructure was observed by optical microscopy and the austenite grain size was measured. It was observed an increasing on the yield strength (8,5%), ductility (15%), impact energy (29%), fracture toughness (33%) and hardenability by niobium and molybdenum microalloying, showing that these elements can improve the performance of railway wheels nowadays produced by MWL Brasil