Orientadores: Paulo Roberto Mei , Amilton Sinatora / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Resumo: Uma das maneiras de se reduzir os custos no transporte de cargas é aumentando a quantidade de carga transportada por vagão, isto eleva a tensão no eixo do vagão e, consequentemente, a roda deve possuir maior dureza sem perda da tenacidade para suportar o desgaste. Para atingir os níveis de dureza necessários estão sendo desenvolvidas rodas ferroviárias com aços microligados que são definidos como aços carbono-manganês contendo pequenos teores (menores que 0,5% em massa) de elementos de liga, que são fortes formadores de carbonetos como o nióbio (Nb), vanádio (V), molibdênio (Mo) e titânio. Em 2008, a MWL do Brasil iniciou o desenvolvimento de rodas ferroviárias fabricadas com aços microligados, e a partir de 2012, com a colaboração da EPUSP foi necessário o desenvolvimento de uma máquina de ensaio de desgaste tipo disco contra disco que atendesse as especificações da norma AAR (Association of American Railroads). Além disso, havia interesse em se conhecer o comportamento desses aços, sendo assim, seria necessário obter as curvas de resfriamento contínuo (CRC) dos mesmos. A análise destas mostrou que a adição dos elementos microligantes refinou o grão austenítico por formação de finos carbonetos de Nb e V, retardou a formação de ferrita e perlita, o que reduziu o espaçamento interlamelar da perlita; e elevou a temperabilidade dos aços. Entretanto, a adição de microligantes não alterou as temperaturas de início de formação de martensita, mas melhorou a temperabilidade. A formação de martensita não foi finalizada até a temperatura ambiente e todos os aços apresentaram austenita retida junto com a martensita. A análise de corpos de prova retirados das pistas de rolamento das rodas ferroviárias prontas para uso, com estrutura ferrítica-perlítica, revelou que o aço ao V apresentou os melhores resultados em todos os ensaios (tração na temperatura ambiente e 540 ºC, energia absorvida no ensaio Charpy e KIC) quando comparado ao aço sem microligantes ou com a adição de Nb+Mo. O melhor desempenho do aço ao V foi atribuído ao seu menor tamanho de grão austenítico e espaçamento interlamelar da perlita mais refinado. No ensaio de desgaste por deslizamento, a perda de massa foi maior no aço Nb. O primeiro protótipo construído da máquina de desgaste tipo disco contra disco forneceu resultados confiáveis até 250.000 ciclos, não atingindo o valor minímo especificado pela AAR. Entretanto a experiência adquirida foi essencial para projetar um novo protótipo que está em comissionamento / Abstract: One of the main strategies to reduce cost in load transportation is through the increase of the load transported a railroad car. This increase of tension in the wagons axes, require wheels with higher hardness but without loss of ductility and toughness. Thus, to achieve the required levels of hardness, the developments are now focusing on railway wheels composed by microalloyed steels that are defined as carbon-manganese steels containing a small amount (less than 0.5% by mass) of strong carbide-forming elements such as niobium (Nb), vanadium (V), molybdenum (Mo) and/or titanium. The MWL Brazil began in 2008, together with Unicamp, a research project on the development of railway wheel made of microalloyed steel and, later on 2012, EPUSP joined to the project reinforcing the importance of the project. During this work, project developed a disk-on-disk wear test machine that would attend the specifications of the standard AAR (Association of American Railroads). Besides, there was also an interest on further knowing the behavior of these steels, that is, it would be necessary to obtain the continuous cooling curves (CCC). In this work, the analysis of CCC showed that the addition of microalloying elements contributed in refining the austenitic grain size due to fine Nb and V carbides formation; delayed the formation of ferrite and pearlite, which reduced the interlamellar spacing of pearlite; and increased the hardenability of steels. However, the addition of microalloying did not change the starting martensite formation temperature, but increased the hardenability. It was also observed that the formation of martensite was not finished at room temperature and all studied steels presented retained austenite. The analysis of samples taken from the tread of railway wheels, with ferritic-pearlitic structure revealed that the vanadium steel showed the best results in all tests of strength (at room temperature and 540 °C), K1C and Charpy test if compared to steels without microalloying or with the addition of Nb+Mo. The superior performance vanadium steel was attributed to the smallest austenite grain size and the finest interlamellar spacing of the pearlite. In the wear test, the weight loss was greater in the niobium microalloyed steel. The developed prototype of the disk-on-disk wear test machine only provided reliable results up to 250,000 cycles; it not reached the minimum value specified by the AAR. However, the experience was essential to enhance a new prototype that is commissioning / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unicamp.br:REPOSIP/265830 |
| Date | 03 September 2015 |
| Creators | Fonseca, Solange Tamara da, 1978- |
| Contributors | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS, Sinatora, Amilton, Mei, Paulo Roberto, 1953-, Freire, Celia Marina de Alvarenga, Cheung, Noé, Afonso, Conrado Ramos Moreira, Otubo, Jorge |
| Publisher | [s.n.], Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 191 p. : il., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da Unicamp, instname:Universidade Estadual de Campinas, instacron:UNICAMP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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