Microestrutura e Propriedades Mecânicas de um Aço para Trilhos Ferroviários Soldado por Centelhamento

Porcaro, Rodrigo Rangel; Lima, Daniel Andrade Paes de; Faria, Geraldo Lúcio de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Cândido, Luiz Cláudio

doi:10.1590/0104-9224/SI2201.07

Rodrigo Rangel Porcaro

Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, REDEMAT, Ouro Preto, MG, Brasil.

Daniel Andrade Paes de Lima

Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, REDEMAT, Ouro Preto, MG, Brasil.

Geraldo Lúcio de Faria

Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, REDEMAT, Ouro Preto, MG, Brasil.

Leonardo Barbosa Godefroid

Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, REDEMAT, Ouro Preto, MG, Brasil.

Luiz Cláudio Cândido

Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, REDEMAT, Ouro Preto, MG, Brasil.

E-mails: rodrigoporcaro@yahoo.com.br (RRP), daniel.paeslima@gmail.com (DAPL), geraldolfaria@yahoo.com.br (GLF), leonardo@demet.em.ufop.br (LBG), candido@em.ufop.br (LCC)

Figuras (11)
Tabelas (6)

Thumbnail

Figura 1
Representação esquemática das seções de corte para caracterização estrutural das juntas soldadas. (a) seção completa da junta; (b) seção no boleto a 10mm da superfície; (c) seção no patim dos trilhos; (d) seção na alma dos trilhos. Adaptado de Mansouri e Monshi [²2 Mansouri H, Monshi A. Microstructure and residual stress variations in weld zone fo flash-butt welded railroads. Science and Technology of Welding and Joining. 2004;9(3):237-246. http://dx.doi.org/10.1179/136217104225012201.
http://dx.doi.org/10.1179/13621710422501... ].

Thumbnail

Figura 2
Dimensões em milímetros dos corpos de prova para os ensaios de tração do metal base e das juntas soldadas de trilhos ferroviários.

Thumbnail

Figura 3
Macrografias de juntas soldadas atacadas com Nital 2%; (a) Corte representado por (a) na ; (b) Cortes representados por (b)-boleto, (c)-patim e (d)-alma na .

Thumbnail

Figura 4
Variação da largura da ZTA nas regiões do trilho ferroviário soldado.

Thumbnail

Figura 5
Concentrador de tensão na alma do trilho gerado pelo corte de rebarba (sem ataque) (a). Linhas de deformação resultantes do processo de soldagem na alma e no boleto de trilho (reativo de iodo) (b).

Thumbnail

Figura 6
Micrografia de junta soldada de trilho intermediário atacado com Nital 2%, centro do boleto, 10mm abaixo da superfície. (a) Metal Base; (b) MB/Refino de Grão; (c) Refino de Grão; (d) Crescimento de grão com linha central descarbonetada. Aumento de original de 500x (a) e 100x (b, c e d).

Thumbnail

Figura 7
Figura esquemática relacionando a temperatura de pico e as diversas microestruturas das regiões da junta.

Thumbnail

Figura 8
Análise de inclusões no metal base com inclusões alinhadas no sentido de laminação (a) e na junta soldada com realinhamento das inclusões devido à deformação no final da soldagem (b), região central da alma, sem ataque. Aumento original de 100x. (c) Espectro obtido por MEV/EDS em inclusões de sulfeto de manganês.

Thumbnail

Figura 9
Microestrutura da região de refino de grão evidenciando-se o tamanho dos grãos por diferentes colorações (a), 200x. Distribuição de frequência dos tamanhos de colônias de perlita (número de grão ASTM) na região de refino de grão de um aço de trilho intermediário soldado por centelhamento (b), região do boleto a 10mm abaixo da superfície.

Thumbnail

Figura 10
Microestrutura em MEV da junta soldada no centro do boleto, 10mm abaixo da superfície. (a) Metal Base, 18mm da linha central; (b) Transformação Parcial, 12mm da linha central; (c) Refino de Grão, 8mm da linha central; (d) Crescimento de grão, 2mm da linha central. Aumento original de 20000x (a,b,c) e 15000x (b).

Thumbnail

Figura 11
Perfil de microdureza Vickers de junta soldada no boleto do trilho, 10mm abaixo da superfície. CG – Crescimento de Grão; RF – Recristalizada com Refino de grão; TP – Transformação Parcial; MB – Metal Base (a). Ajuste entre os valores de microdureza e a média de espaçamento interlamelar perlítico segundo Hall-Petch (b).

Thumbnail

Tabela 1
Especificações de propriedades mecânicas para trilhos intermediários [¹⁰10 American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association. Manual of railway engineering and maintenance of way association. Lanham: AREMA; 2013.].

Thumbnail

Tabela 2
Parâmetros de soldagem controlados para o trilho intermediário TR-57.

Thumbnail

Tabela 3
Composição química do metal base.

Thumbnail

Tabela 4
Medidas de tamanho médio de colônias perlíticas na região central do boleto em junta soldada, 10mm abaixo da superfície.

Thumbnail

Tabela 5
Medidas de espaçamento interlamelar perlítico na região central do boleto em junta soldada.

Thumbnail

Tabela 6
Resultados dos ensaios de tração para o metal base e juntas soldadas. MB corresponde a corpos de prova do metal base e S a corpos de prova com soldas.

Propriedade	Valor mínimo requerido
Dureza superficial [HB]	325
Limite de escoamento [MPa]	551
Limite de resistência [MPa]	1013
Alongamento [%]	10

Parâmetro controlado na soldagem	Valores
Intensidade e duração do flash inicial	77,4kA	20s
Número de pulsos de corrente de pré-aquecimento e duração dos pulsos	10un.	3,8s
Intensidade dos pulsos de pré-aquecimento	45-70kA	-
Intensidade da força durante os pulsos de pré-aquecimento	106kN	-
Intensidade e duração do flash final	38,3kA	14,4s
Intensidade da força de recalque	477kN	-
Curso total após recalque	37-45mm	-

	Elemento (% em massa)
	C	Mn	Si	P	S	Cr	Mo	Ni	V	Nb
Média	0,715	0,843	0,240	0,016	0,008	0,078	0,009	0,012	0,002	0,004

Tamanho de grão (diâmetro circular equivalente µm)	Região da Junta (distância à linha central)
Tamanho de grão (diâmetro circular equivalente µm)	CG - 2mm	RG - 8mm	MB - 16mm
Média	44,9	9,2	17,4
Desvio Padrão	12,5	4,9	11,6

Espaçamento (µm)	Região da Junta (distância à linha central)
Espaçamento (µm)	CG - 2mm	RG - 8mm	RG - 10mm	MB - 16mm
Média	0,17	0,20	0,24	0,15
Desvio Padrão	0,03	0,02	0,05	0,02

Corpo de Prova	Limite de Escoamento (MPa)	Limite de Resistência (MPa)	Alongamento (%)
MB Média	1069	1141	8
Desvio padrão	15	28	2
S Média	941	957	9
Desvio padrão	22	20	1

[1] E-mails: rodrigoporcaro@yahoo.com.br (RRP), daniel.paeslima@gmail.com (DAPL), geraldolfaria@yahoo.com.br (GLF), leonardo@demet.em.ufop.br (LBG), candido@em.ufop.br (LCC)

Brasil

Brasil

Microestrutura e Propriedades Mecânicas de um Aço para Trilhos Ferroviários Soldado por Centelhamento

Microstructure and Mechanical Properties of Rail Steel Welded by Flash Butt Welding

Resumo