Influência da adição de nióbio no comportamento tribológico de ferro fundido branco alto cromo ensaio pino-sobre-discocontrapinodemetalduro

dc.contributor.advisorFonseca, Flavio Magno de Carvalho
dc.contributor.authorDorcino, Vinicius
dc.date.accessioned2026-07-30T15:13:31Z
dc.date.created2026-07-18
dc.descriptionEste trabalho analisou a influência da adição de nióbio (0 %, 0,5 % e 1 % em peso) sobre o coe- ficiente de atrito e a morfologia da pista de desgaste em ferro fundido branco alto cromo (FFAC) da classe ASTM A532 III A, submetido a ensaio de desgaste do tipo pino-sobre-disco conforme a norma ASTM G99. O contracorpo foi um pino de metal duro (WC-Co). Para cada uma das três ligas foram medidas: dureza Rockwell C, rugosidade Ra pré-teste, série temporal completa de coeficiente de atrito (COF) ao longo de 10 minutos de ensaio e quarenta e três imagens da pista de desgaste. As imagens foram segmentadas no ImageJ com a ferramenta Trainable Weka Segmentation em duas classes — fragmentos (FRAG) e pista contínua (PISTA). Os coeficientes de atrito em regime de running-in (0–15 s) e em regime estacionário (15–600 s) cresceram de forma uniforme com o teor de nióbio (μR2 = 0,494 → 0,565 → 0,627), com diferenças estatisti- camente significativas (ANOVA, p < 10−3). A dureza permaneceu praticamente constante (em torno de 51–52 HRC). A fração de área ocupada por fragmentos na pista quase dobrou com a adição de 0,5 % de nióbio (15 % → 29 %), e a fração de pista contínua caiu de 55 % para 43 %. A regressão linear μR2 = 0,133 · %Nb + 0,495 (R2 = 0,999; p = 0,022) descreveu a tendência. A correlação entre o coeficiente de atrito no regime estacionário e a fração de pista contínua foi de −0,82 (Pearson). Conjugando a evidência microestrutural reportada por MELO (2018) — redução da fração volumétrica de carbonetos e aumento das dendritas pró-eutéticas com Nb — e a evidência tribológica obtida neste trabalho, propõe-se que o mecanismo de desgaste domi- nante migra de adesivo/abrasivo controlado para delaminação com formação de terceiro corpo, justificando o aumento de atrito sem variação da dureza. Palavras-chave: Desgaste por deslizamento. Ferro fundido branco alto cromo. Nióbio. Pino- sobre-disco. Segmentação de imagem.
dc.description.abstractThis work investigated the effect of niobium additions (0, 0.5 and 1 wt %) on the friction co- efficient and wear-track morphology of high-chromium white cast iron (HCWCI, ASTM A532 class III A) tested in a pin-on-disk configuration (ASTM G99). The counter-body was a tungsten carbide (WC-Co) pin. For each of the three alloys we measured Rockwell C hardness, pre-test Ra surface roughness, the complete time series of the coefficient of friction (COF) during ten minutes of sliding, and forty-three images of the wear track. The images were segmented in Im- ageJ with the Trainable Weka Segmentation plug-in into two classes — fragments (FRAG) and continuous track (PISTA). The COF in both the running-in (0–15 s) and steady-state (15–600 s) regimes increased uniform with Nb (μsteady = 0.494 → 0.565 → 0.627), with statistically signifi- cant pairwise differences (one-way ANOVA, p < 10−3). Hardness remained essentially constant (about 51–52 HRC). The fragment area fraction roughly doubled when 0.5 wt % Nb was added (15 % → 29 %) and the continuous-track area fraction dropped from 55 % to 43 %. A linear re- gression μsteady = 0.133 · wt% Nb + 0.495 (R2 = 0.999; p = 0.022) summarised the trend. The Pearson correlation between μsteady and the continuous-track area fraction was −0.82. Com- bining the microstructural evidence reported by MELO (2018) and the tribological evidence obtained here, we propose that the dominant wear mechanism shifts from adhesive/abrasive to delamination with third-body formation, which explains the increase in friction without a cor- responding hardness change. Keywords: Sliding wear. High-chromium white cast iron. Niobium. Pin-on-disk. Image seg- mentation.
dc.identifier.advisorOrcid0000
dc.identifier.authorOrcid0000
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.14387/3348
dc.language.isopor
dc.publisher.campiBetim
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.institutionInstituto Federal de Minas Gerais
dc.publisher.programBacharelado em Engenharia Mecânica
dc.rightsAcesso aberto
dc.subject.cnpqEngenharias
dc.subject.keywordsDesgaste por deslizamento. Ferro fundido branco alto cromo. Nióbio.Pino- sobre-disco. Segmentação de imagem.
dc.titleInfluência da adição de nióbio no comportamento tribológico de ferro fundido branco alto cromo ensaio pino-sobre-discocontrapinodemetalduro
dc.title.alternativeINFLUENCE OF NIOBIUM ADDITION ON THE TRIBOLOGICAL BEHAVIOR OF HIGH CHROMIUM WHITE CAST IRON pin-on-disc test
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso

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