Estudo do impacto de partículas abrasivas de naturezas e concentrações variadas sobre o desempenho do par tribológico aço p410D e AISI 52100

Abstract

O desgaste por abrasão é um fenômeno recorrente em diversos processos industriais. Apesar de ser um tema recorrente em pesquisas, a maioria dos estudos concentra-se na investigação de um único abrasivo com características fixas de forma e tamanho. No entanto, em condições operacionais reais, é comum a presença de misturas de partículas com diferentes composições, morfologias e granulometrias. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo examinar a influência da combinação de abrasivos distintos, em diferentes proporções volumétricas, sobre os micromecanismos atuantes e a taxa de desgaste abrasivo no par tribológico formado pelo aço inoxidável ferrítico P410D e o aço AISI 52100. Os ensaios foram realizados por meio do método de microabrasão com esfera rotativa fixa, utilizando como contracorpo uma esfera de aço AISI 52100 com diâmetro de 25,4 mm. As lamas abrasivas foram preparadas com água destilada e concentrações de abrasivo em volume de 1%, 5% e 10%, nas seguintes proporções: 100% sílica; 80% sílica e 20% hematita; 50% sílica e 50% hematita; 20% sílica e 80% hematita; e 100% hematita. Durante os testes, aplicou-se uma carga normal de 1 N e rotação de 100 rpm por intervalos intermitentes de 20 minutos. Ao término, foram determinadas a taxa de desgaste e os micromecanismos prevalentes. A caracterização granulométrica indicou que as partículas de sílica apresentavam tamanho médio de 1,5 µm, enquanto as de hematita possuíam aproximadamente 0,3 µm. Os resultados deste estudo indicam que a composição da suspensão abrasiva afeta diretamente a taxa e os micromecanismos de desgaste no sistema tribológico analisado. Suspensões compostas apenas por sílica ou hematita apresentaram taxas de desgaste similares, devido à semelhança entre suas durezas; no entanto, misturas dessas partículas mostraram variações significativas, especialmente com mais de 50% de sílica, cujas partículas maiores e mais resistentes à fratura intensificam o desgaste abrasivo. Quando a proporção de sílica é reduzida, a taxa de desgaste também diminui, pois suas partículas, em menor quantidade, tendem a se fragmentar sob compressão, enquanto a menor granulometria da hematita favorece sua penetração nas zonas de contato. Além disso, verifica-se que, em baixas concentrações de abrasivo, o desgaste por deslizamento, marcado por microcortes e microssulcamentos, predomina em todas as composições, especialmente nas com alto teor de sílica, com indícios de transição para um regime misto de desgaste.