artigo técnico
Exame de microestruturas em aço para rolamentos
Sobre Mohan Paladugu
Como especialista em materiais da The Timken Company, Mohan Paladugu explora como diferentes componentes microestruturais de materiais se formam e como eles se comportam em diferentes condições de fabricação e aplicação. O trabalho de Mohan serve de base para novos conceitos cuja meta é melhorar a confiabilidade e o custo dos produtos. Como especialista em microestrutura e desempenho de materiais, Paladugu já publicou amplamente os resultados de seu trabalho.
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Rolamentos são essenciais para o desempenho de máquinas rotativas em diversos setores. A Timken Company projeta e fabrica rolamentos conhecidos pela alta confiabilidade em aplicações exigentes, como nos setores de energia eólica, telefonia móvel e processamento. Nos esforçamos para aprofundar continuamente a nossa compreensão do desempenho de nossos produtos nesses mercados em crescimento.
Por exemplo, na última década, alguns rolamentos de turbinas eólicas sofreram danos prematuros devido à formação de WECs (white etching cracks, conhecidas como fissuras por fadiga) nas pistas dos rolamentos. WECs são um tipo de modo de dano em rolamentos que têm esse nome devido à aparência branca das fissuras em um microscópio óptico. WECs frequentemente precedem a descamação e o descascamento inesperados das pistas. No entanto, os rolamentos da Timken são conhecidos por suportar esse tipo de dano e oferecer vida útil mais longa devido às características de seus materiais. Sabemos que nossos aços e processos metalúrgicos associados resultam em produtos de melhor confiabilidade, mas por que e quais são esses mecanismos subjacentes?
A metalurgia é uma competência essencial da Timken. Portanto, decidimos nos aprofundar e determinar os mecanismos desse desempenho superior dos materiais. Nesse sentido, fizemos testes de vida útil de diferentes materiais, tratamentos térmicos e microestruturas em ensaios relevantes em laboratório e descobrimos que o desempenho está relacionado aos nossos parâmetros de tratamento térmico — especificamente a quantidade de carbono que é forçada no aço durante o tratamento térmico.
Para compreender melhor os mecanismos no nível atômico, os aços são estudados “in situ” usando raios X de alta energia durante o tratamento térmico e o carregamento de resistência à tração. Trabalhei com pesquisadores no Reino Unido para examinar como o arranjo atômico se altera em um aço para rolamento durante o tratamento térmico e também durante o carregamento e descarregamento.
Os estudos “in situ” durante o tratamento térmico forneceram informações sobre como as fases de fortalecimento (martensita ou bainita) se formam no aço para rolamento e como essas fases respondem a temperaturas elevadas. Além disso, concentramos nosso estudo na comparação de respostas de carga de microestruturas de bainita e martensita (com quantidades iguais de austenita retida) utilizando difração de raios X com síncrotron “in situ”.
Nossas descobertas sugerem que as características da rede atômica das principais fases de fortalecimento (martensita/bainita) determinam a estabilidade da microestrutura sob carga mecânica. Nota-se também que a quantidade de carbono preso na rede atômica da fase de fortalecimento e a distorção da rede associada parecem estar desempenhando um papel fundamental na confiabilidade do aço para rolamento. Nossos resultados de testes de vida útil de rolamentos internos também sustentam essas correlações.
Compreender esses mecanismos revela como e por que diferentes microestruturas de aço têm um desempenho diferente em uma determinada aplicação, aprofundando o nosso conhecimento sobre do produto. Com essas informações, podemos otimizar ainda mais nossos produtos para aumentar a vida útil e reduzir custos de acordo com os requisitos da aplicação.
Leia os artigos completos aqui:
Difração de raios X com síncrotron “in situ” durante a têmpera e o revenimento do aço SAE 52100
Last Updated: 2022/02/24
Published: 2022/02/11