Avaliação e comparação microestrutural e das propriedades mecânicas entre um aço carbono e um aço microligado para aplicação em rodas ferroviárias

RESUMO O setor ferroviário sempre tem estado em busca de um aumento do rendimento de seus produtos envolvidos no transporte de cargas e passageiros. Uma das formas de aumentar a eficiência deste tipo de transporte se baseia no aumento da velocidade dos trens e das cargas transportadas por eixo, o que torna as ferrovias mais competitivas. No entanto, estas soluções geram elevadas tensões nas rodas ferroviárias aumentando assim a possibilidade de ocorrerem falhas por fadiga nas mesmas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades mecânicas, incluindo fadiga, e as características microestruturais dos materiais utilizados na fabricação de rodas ferroviárias. Foram avaliados três materiais diferentes (Aço carbono – amostra fundida e forjada; Aço Microligado – amostra forjada) utilizados neste segmento através de ensaio microestrutural, tração, tenacidade à fratura e fadiga, sendo uma roda fabricada por forjamento e com aço classe “C” (0,7% C), uma fabricada por fundição com o mesmo material e outra roda forjada produzida com o aço classe “C” desgaseificado à vácuo e microligado com nióbio e molibdênio. Os resultados dos ensaios indicam que a roda forjada e microligada apresentou valores superiores das propriedades mecânicas quando comparado aos demais materiais estudados. Além disso, o processo de fabricação por forjamento apresentou melhores resultados quando comparado ao processo de fundição. ABSTRACT The railway sector has always been looking for an increase in the yield of its products involved in the transportation of cargo and passengers. One of the ways to increase the efficiency of this type of transport is based on increasing the speed of the trains and the loads transported per axle, which makes the railways more competitive. However, these solutions generate high stresses on the railway wheels, thus increasing the possibility of failure due to fatigue in them. In this context, the objective of this work is to evaluate the mechanical properties, including fatigue, and the microstructural characteristics of the materials used in the manufacture of railway wheels. Three different materials were evaluated (Carbon steel - cast and forged sample; Microalloyed steel - Forged sample) used in this segment through microstructural testing, traction, fracture toughness and fatigue, a wheel manufactured by forging and with class steel. “C” (0.7% C), one manufactured by casting with the same material and another forged wheel produced with vacuum-degassed class “C” steel and micro-bonded with niobium and molybdenum. The results of the tests indicate that the forged and microalloyed wheel presented superior values of the mechanical properties when compared to the other studied materials. In addition, the forging manufacturing process showed better results when compared to the casting process.