Análise da microestrutura óptica segmentada e da topografia local em ferros fundidos alto cromo: comparativo entre ferros fundidos com diferentes graus de eutecticidade
| dc.contributor.advisor | Fonseca, Flávio Magno de Carvalho | |
| dc.contributor.author | Silva, Otávio Luiz Nunes da | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-30T15:13:28Z | |
| dc.date.created | 2026-07-18 | |
| dc.description | Os ferros fundidos brancos com alto teor de cromo são amplamente utilizados em revestimentos sujeitos a desgaste abrasivo, em virtude da elevada dureza dos carbonetos M7C3 presentes em sua microestrutura e da tenacidade controlada de suas matrizes metálicas. O presente estudo analisa, em conjunto, a microestrutura óptica segmentada e a topografia local de quatro ferros fundidos alto cromo com teores de carbono crescentes, variando entre 2,57% e 3,36%. As amostras foram recebidas já submetidas ao ensaio de abrasão a três corpos do tipo roda de borracha, realizado previamente no CEFET-MG, em Belo Horizonte, conforme a norma ASTM G65. No âmbito deste trabalho, o autor realizou a aquisição das imagens das superfícies desgastadas e dos respectivos mapas de altura por microscopia confocal no equipamento Olympus DSX1000, nas instalações do SENAI, em Itaúna, MG. As micrografias ópticas de referência foram disponibilizadas previamente e utilizadas apenas como apoio para a identificação das fases. As imagens obtidas no Olympus DSX1000 forneceram a base para a segmentação dos carbonetos e para a análise topográfica. A separação entre matriz e carbonetos foi realizada por limiarização automática sobre a luminância das imagens, gerando máscaras binárias com as quais foram extraídos descritores morfológicos (área, diâmetro equivalente, circularidade, razão de aspecto e solidez). Os mapas de altura foram nivelados por regressão robusta de Huber, com escolha automática entre modelo planar e quadrático via validação cruzada espacial, isolando-se assim a variação local da superfície. A microestrutura segmentada foi, então, sobreposta ao mapa de altura nivelado. A análise qualitativa do relevo e da profundidade local revelou padrões distintos entre as quatro composições. Nas composições hipoeutéticas, o relevo residual organiza-se em escala maior que o carboneto individual, acompanhando a alternância entre colônias eutéticas e corredores de matriz proeutética. Esse arranjo indica que a fase dura e a matriz respondem como um conjunto, e não isoladamente, no campo analisado. A composição quase-eutética apresentou os sulcos mais profundos e contínuos do conjunto. A composição hipereutética exibiu carbonetos primários grandes coexistindo com regiões de menor relevo, com indícios de micro-lascamento dessas partículas. Esses comportamentos foram interpretados em conformidade com a literatura clássica sobre relação microestrutura-desgaste em ferros fundidos alto cromo. | |
| dc.description.abstract | High-chromium white cast irons are widely used as wear-resistant linings due to the high hardness of the M7C3 carbides embedded in their microstructure and the controlled toughness of their metallic matrices. The present study analyses, in combination, the segmented optical microstructure and the local topography of four high-chromium white cast irons with increasing carbon contents, ranging between 2.57% and 3.36%. The analysed surfaces correspond to the worn tracks from rubber wheel abrasion testing according to ASTM G65 and were observed by confocal microscopy on an Olympus DSX1000. The images from this acquisition provided both the basis for carbide segmentation and the height maps used in the topographic analysis. The separation of matrix and carbides was carried out by automatic thresholding of the luminance of the images, producing binary masks from which morphological descriptors (area, equivalent diameter, circularity, aspect ratio and solidity) were extracted. The height maps were levelled using robust Huber regression, with automatic selection between planar and quadratic trend models through spatial cross-validation, thereby isolating the local variation of the surface. The segmented microstructure was then overlaid on the levelled height map. The qualitative analysis of relief and local depth revealed distinct patterns among the four compositions. In the hypoeutectic compositions, the residual relief is organised at a scale larger than the individual carbide, following the alternation between eutectic colonies and proeutectic matrix corridors. This arrangement indicates that the hard phase and the matrix respond as a single set, rather than in isolation, in the analysed field. The near-eutectic composition showed the deepest and most continuous grooves of the set. The hypereutectic composition showed large primary carbides coexisting with regions of lower relief, with evidence of micro-spalling of these particles. These behaviours were interpreted in agreement with the classical literature on microstructure-wear relationships in high-chromium white cast irons. | |
| dc.identifier.advisorOrcid | 0000 | |
| dc.identifier.authorOrcid | 0000 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/20.500.14387/3347 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher.campi | Betim | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.institution | Instituto Federal de Minas Gerais | |
| dc.publisher.program | Bacharelado em Engenharia Mecânica | |
| dc.rights | Acesso aberto | |
| dc.subject.cnpq | Ciências Exatas e da Terra | |
| dc.subject.keywords | ferros fundidos alto cromo; desgaste abrasivo; carbonetos M7C3; microscopia confocal; eutecticidade. | |
| dc.title | Análise da microestrutura óptica segmentada e da topografia local em ferros fundidos alto cromo: comparativo entre ferros fundidos com diferentes graus de eutecticidade | |
| dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso |
