Orientadores: Paulo Roberto Mei, Solange Tamara da Fonseca

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: As empresas de transporte ferroviário do Brasil e do mundo têm buscado ampliar a produtividade e eficiência através do aumento de carga transportada e ou locomotivas mais velozes. Tais medidas têm provocado o sucateamento prematuro dos elementos rodantes pelo desgaste acentuado e o rápido...

Resumo: As empresas de transporte ferroviário do Brasil e do mundo têm buscado ampliar a produtividade e eficiência através do aumento de carga transportada e ou locomotivas mais velozes. Tais medidas têm provocado o sucateamento prematuro dos elementos rodantes pelo desgaste acentuado e o rápido crescimento de trincas de FCR. Ao longo dos anos, estas falhas têm sido minimizadas pelo aperfeiçoamento dos aços ferroviários perlíticos, mas esses materiais já vêm sinalizando o limite da otimização de suas propriedades mecânicas. Além disso, poucos estudos sobre as variantes da microestrutura bainítica foram realizados, o que faz com que seu comportamento em desgaste por rolamento/deslizamento ainda seja uma questão de grande debate, sobretudo nos aços microligados de alto carbono. Portanto, um importante questionamento surge, a respeito dos materiais empregados no contato roda-trilho: Qual tipo de microestrutura possui melhores propriedades tribológicas e de fadiga, quando produzidas em aço de mesma composição, mesma dureza e sob as mesmas variáveis tribológicas, bainita ou perlita? Para responder esta pergunta, foram realizados ensaios disco-contra-disco no aço microligado de roda ferroviária forjada (7NbMo) com microestruturas perlítica ou bainítica de mesma dureza no contracorpo de aço de alto carbono (7C) com microestrutura martensita revenida. Os resultados revelaram que a microestrutura teve papel significativo sobre o desempenho em desgaste e FCR. O aço microligado bainítico (7NbMo-B) apresentou menor taxa de desgaste e maior resistência à FCR que o perlítico (7NbMo-P). Comportamento análogo foi observado para seus contracorpos, indicando que o uso da bainita em aplicações de desgaste de rolamento e deslizamento implicará no benefício conjunto do corpo e contracorpo

Abstract: Railway transport companies in Brazil and the world have increased productivity and efficiency by increasing the weight transported and adopting faster locomotives. These actions have caused the premature exchange of the wheels and rails due to accentuated wear and the rapid growth of RCF...

Abstract: Railway transport companies in Brazil and the world have increased productivity and efficiency by increasing the weight transported and adopting faster locomotives. These actions have caused the premature exchange of the wheels and rails due to accentuated wear and the rapid growth of RCF cracks, which have been minimized by the improvement of pearlitic steels of wheels and rails. However, these pearlitics materials have already signaled the limit of the optimization of their mechanical properties. The bainitic microstructure could replace the pearlitic microstructure, however few studies about the bainitic microstructure variants have been carried out, which makes its behavior in rolling and sliding wear still a matter of great debates, especially in high carbon microalloyed steels. Those studies are far from consensus and therefore, an important question arises regarding the materials used in the wheel-rail contact: which microstructure has better tribological and fatigue properties, when produced from the same steel, having the same hardness and under the same tribological variables, bainite or perlite? To answer this question, twin-disc tests were performed on forged railway wheel microalloyed steel (7NbMo) with pearlitic and bainitic microstructures of the same hardness and on high carbon steel (7C) with tempered martensite. The results revealed that the microstructure had a significant role in the wear and RCF performance. Bainitic microalloyed steel (7NbMo-B) showed a lower wear rate and greater resistance to RCF than pearlitic (7NbMo-P). Similar behavior was observed for their counter-bodies, indicating that the use of bainite in rolling and sliding wear applications would imply the joint benefit of the body and counter-body

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