Resumo: A interação entre desgaste e corrosão, ou seja, a tribocorrosão, ocorre em diversas aplicações industriais e biomédicas e pode levar a uma degradação acentuada do material. O objetivo do presente trabalho foi comparar a resistência ao desgaste em meio aquoso de juntas similares de um aço martensítico (Hardox 500), e de juntas dissimilares entre o aço Hardox e um aço SAE 1010. As juntas foram obtidas empregando-se o processo de soldagem arco submerso, com energia de soldagem de 7,7 kJ/cm. Ensaios de microdesgaste por deslizamento linear recíproco foram realizados na presença de água artificial (0,05 M NaCl), em amostras de dois conjuntos soldados, um de materiais similares e outro de materiais dissimilares. As regiões ensaiadas foram os metais de solda (MS) e as zonas afetadas pelo calor (ZAC), estas últimas nas sub-regiões que apresentavam o menor valor de dureza, em cada conjunto. Para comparação, também foram ensaiados os metais-base (MB) do aço SAE 1010 e do aço Hardox. Como as chapas de aço Hardox possuíam um revestimento de silicato de zinco, condição na qual o aço era fornecido, para este aço os ensaios de corrosão-desgaste foram efetuados em amostras com o revestimento, e também sem ele. Dentre todas as condições estudadas, a maior resistência em tribocorrosão foi verificada para o aço Hardox com o revestimento. Das amostras ensaiadas sem revestimento, a degradação ocasionada pela tribocorrosão foi menor no MB do aço Hardox. Nos demais casos, foi observada a corrosão intensificada pelo desgaste, principalmente para o MB do SAE 1010, onde houve a dissolução acentuada do material adjacente à borda da trilha, fora da região de desgaste.

Abstract: Tribocorrosion is the interaction between wear and corrosion, which occur in several industrial and biomedical applications, resulting in a pronounced degradation of the material. The aim of this work was to compare the wear resistance in aqueous solution of similar joints of a martensitic (Hardox 500) steel, and of dissimilar joints between the steels Hardox and SAE 1010. The joints were carried out using submerged arc welding, with an energy input of 7.7 kJ/cm. Reciprocating sliding microwear tests were performed in a solution of 0.05M NaCl, in samples of similar and dissimilar joints. The regions analyzed in tribocorrosion were weld metals (WM) and heat affected zones (HAZ), these in the sub-regions which exhibited the lowest hardness value, in each welded joint. For comparison, tests in base materials (BM) of SAE 1010 and Hardox steels were also performed – in Hardox steels, in samples with and without a coating of zinc silicate. Among all tested conditions, the higher tribocorrosion resistance was observed for the coated Hardox. In the group of samples which were tested without any coating, degradation caused by tribocorrosion process was less significative in the BM of Hardox steel. In the other studied conditions, it was observed wear enhanced corrosion, mainly for the BM of SAE 1010 steel in which occurred an intense dissolution of the material in the area adjacent to the wear track, outside the track.

RESUMO O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito do metal de adição na soldagem, e das microestruturas resultantes, na resistência ao desgaste de juntas soldadas de um aço estrutural ASTM A242, que possui resistência à corrosão atmosférica e é utilizado na fabricação de vagões destinados ao transporte de minério. As amostras foram soldadas através do processo GMAW (Gas Metal Arc Welding), utilizando dois metais de adição que apresentam resistências mecânicas diferentes, AWS ER70S-6 e AWS ER80S-G. A resistência ao desgaste das amostras foi avaliada através de ensaios de microdesgaste por deslizamento linear recíproco, a seco e em uma solução contendo 0,05M NaCl, em três regiões da junta soldada: metal base (MB), metal de solda (MS) e zona afetada pelo calor de grãos grosseiros (ZAC-GG). Após a soldagem, foi observado um aumento nos valores médios de durezas do MS e da ZAC em relação à dureza inicial do metal base. Os resultados dos ensaios de microdesgaste mostraram que o MB apresentou a menor resistência ao desgaste, possivelmente devido à sua microestrutura, que facilitou o desgaste por deformação plástica. A ZAC-GG apresentou a maior resistência ao desgaste entre as três regiões analisadas. Comparando os ensaios realizados nas condições a seco e em solução foi observada uma redução nos valores de coeficiente de atrito quando adicionada uma solução ao sistema, e uma perda de volume das trilhas mais acentuada. Observou-se que a utilização do metal de adição de menor resistência mecânica produziu juntas soldadas com resistência ao desgaste comparável às juntas obtidas com o arame de maior resistência.

ABSTRACT The aim of the present work was to evaluate the effect of the filler material in the welding and its resulting microstructures on the wear resistance of welded joints of a structural weathering steel ASTM A242 used in wagons for mining. The samples were welded using the GMAW (Gas Metal Arc Welding) process using two filler materials which have different mechanical strength, AWS ER70S-6 and AWS ER80S-G. The wear resistance of the samples was evaluated using a linearly reciprocating sliding microwear test, dry and in a solution containing 0.05M NaCl, in three regions of the welded joint: base metal (BM), weld metal (WM) and coarse grained heat affected zone (CGHAZ).After welding, it was observed an increase in the mean hardness values of the MS and ZAC in comparison to the initial hardness of base metal with the use of both filler metals, and the hardness values in each of these regions were similar. The results of the microwear tests showed that BM presented the lowest wear resistance, possibly due to its microstructure, which facilitated wear by plastic deformation. The CGHAZ showed the highest wear resistance. Comparing the tests carried out under the dry and in solution conditions, a reduction in the coefficient of friction was observed when the solution was added to the system, and the volume loss of the tracks was more pronounced. It was observed that the use of the lower mechanical strength filler material produced welded joints with wear resistance comparable to the joints obtained with the higher strength filler material.

Resumo O objetivo do presente trabalho foi verificar o efeito das alterações microestruturais resultantes da soldagem na resistência ao desgaste de uma junta de aço estrutural ASTM A242, comparando com o comportamento do metal base. Utilizou-se o processo de soldagem MAG e arame AWS ER70S-6. A soldagem foi automatizada, na posição plana, utilizando chanfro em V e realizada por uma fonte eletrônica em CC+. A região desgastada e os mecanismos foram caracterizados utilizando microscopia eletrônica de varredura, microscopia ótica e interferometria a laser. A resistência ao desgaste foi analisada por diferentes métodos: ensaio de desgaste Roda de Borracha, definido pela norma ASTM G65-16, e ensaio de microdesgaste por deslizamento linear recíproco, similar ao descrito pela norma ASTM G133-16. O ensaio de desgaste roda de borracha representou um comportamento geral da junta soldada, uma vez que a área de abrangência do ensaio é delimitada pela largura da roda de borracha. O resultado do ensaio mostrou que a junta soldada (metal de solda e parte da região da zona afetada pelo calor de grãos grosseiros (ZAC-GG)) apresentou melhor resistência ao desgaste do que o metal base. O ensaio de microdesgaste por deslizamento foi utilizado com o objetivo de analisar cada região da junta soldada, separadamente. Neste sentido, ensaios foram realizados no metal base, no metal de solda e na ZAC-GG, uma vez que esta região foi abrangida pelo ensaio roda de borracha. Neste ensaio, observou-se que a ZAC-GG apresentou maior resistência ao desgaste do que o metal de solda, e o metal base exibiu a menor resistência ao desgaste. Os resultados indicaram que a deformação plástica exibida pela microestrutura do metal base contribuiu para o maior desgaste, em ambos ensaios.

Abstract The aim of the present work was to verify the effect of microstructures on the wear resistance of an ASTM A242 structural steel welded joint, comparing it with the behavior of the base metal. The joints were produced using the GMAW process and AWS ER70S-6 wire electrode. The welding was automated, in flat position, using V-groove and with an eletronic power source operating in CC+. Microstructural features of welded joints and worn surfaces as well as wear mechanisms were characterized using scanning electron microscopy, optical microscopy and laser interferometry. The wear resistance was analyzed by different wear tests: Dry Sand/Rubber Wheel Tests, defined by ASTM G65-16 and Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Microwear, similar to that described by ASTM G133-16. The Rubber Wheel wear test indicated a general behavior of the weld joint, since the test range is limited by the width of the rubber wheel. In this test weld joint (weld metal and part of the coarse grain heat affected zone (CGHAZ)) showed better wear resistance than the base metal. The sliding microwear was used to analyze weld regions separately. In this sense, tests were performed on the base metal, weld metal and CGHAZ, since this region was covered by the Rubber Wheel wear test. Results showed a higher wear resistance in CGHAZ than in weld metal, and the lower wear resistance was observed in the base metal. This could be attributed to the higher plastic deformation in base metal.