Effect of silica size and microstructure of tool steels and white cast iron on wear resistance using dry sand rubber wheel tribometer.

Esta dissertação investiga os efeitos do tamanho da areia de sílica na resistência ao desgaste abrasivo de três classes de aços ferramentas laminados - com presença de carbonetos grosseiros do tipo M7C3 em matriz ferrítica (recozida) ou martensítica revenida - e duas classes de ferros fundidos brancos, hipoeutético e hipereutético, contendo carbonetos M7C3 e MC em matriz de martensita revenida. Os ensaios de desgaste foram conduzidos em tribômetro do tipo roda de borracha a seco com base na norma ASTM G65 e usando como abrasivo areia de sílica de mesma morfologia e três granulometrias (0,2 mm, 0,5 mm e 1,0 mm) e com morfologias similares. Foram avaliadas as perdas de massa dos materiais metálicos, foram caracterizados os mecanismos de desgaste. Os resultados de desgaste abrasivo indicam que as características microestruturais e os valores de macrodureza controlam a resistência ao desgaste abrasivo e os micromecanismos de desgaste. O aumento do tamanho do abrasivo aumentou as perdas de massa, com maiores intensidades nos materiais de menores durezas (matriz ferríticas) e microestruturas mais homogêneas (aço AISI H13). As caracterizações das superfícies de desgaste mostraram que os mecanismos de desgaste de microssulcamento e microcorte predominam nos materiais homogêneos. Para os ferros fundidos brancos, hipoeutético e hipereutéticos, e aços ferramentas AISI D2 e AISI D6, predominam os mecanismos de desgaste de microcorte da matriz e trincamento e arrancamento dos carbonetos. Os aumentos das frações volumétricas de carbonetos promoveram uma diminuição dos valores de perdas de massa.This dissertation investigates the effects of silica sand size on the abrasive wear resistance of three classes of rolled tool steels - with the presence of M7C3 carbides in a ferritic (annealed) or a tempered martensitic matrix - and two classes of white cast irons, hypoeutectic and hypereutectic, containing M7C3 and MC carbides in a tempered martensitic matrix. The wear tests were conducted in a dry rubber wheel tribometer based on ASTM G65 standard and used as abrasive silica sand of the same morphology and three-grain sizes (0,2 mm, 0,5 mm and 1,0 mm). The mass losses of the metallic materials were evaluated, the wear mechanisms were characterised. The abrasive wear results indicated that the microstructure, including its hardness values, controlled the mass loss and wear mechanisms. Increasing the abrasive size increased the mass losses, with higher intensities in materials with lower hardness and more homogeneous microstructures, AISI H13 steel. The characterisations of the wear surfaces showed that the wear mechanisms of microploughing and microcutting predominate for homogeneous microstructures. For the white cast irons, hypo and hypereutectic, and two high-speed steels, AISI D2 and D6, the wear mechanisms of matrix microcutting, carbide cracking, and carbide pull-out predominate. Increasing the volume fractions of carbides promoted an increase in wear resistance for all abrasive sizes