RESUMO Sistemas de freio a disco são utilizados em alta escala na indústria automotiva mundial, devido à sua eficiência, simplicidade do sistema e fácil manutenção. Neste trabalho, foram desenvolvidos discos de freio de ferro fundido cinzento modificado com nióbio. Foram estudadas as adições de nióbio de 0,11%, 0,17% e 0,26% à composição química de um ferro fundido cinzento comercial. Os discos de freio foram fundidos e usinados até as dimensões e acabamento finais para aplicação. A microestrutura foi avaliada utilizando um microscópio óptico e um software de análise de imagens digitais. O teste de desempenho da frenagem e desgaste foram realizados em um dinamômetro de inércia. Testes não destrutivos foram conduzidos usando líquidos penetrantes para revelar trincas após o teste de frenagem. Além disso, a geração de trincas devido a tensões mecânicas e térmicas cíclicas sofridas pelos discos durante o uso foi explicada. Com o aumento da adição de Nb, observou-se uma tendência ao aumento da estabilidade do atrito e velocidade de assentamento, diminuição da temperatura e redução da perda de desgaste. A adição de nióbio melhorou o comportamento dos discos de freio principalmente na redução ao desgaste do par de atrito, 31% para o disco e 15,5% para as pastilhas. Os melhores resultados foram encontrados no disco 4 com 0,26% de Nb.
ABSTRACT Disc brake systems are used on a large scale in the global automotive industry, due to their efficiency, system simplicity and easy maintenance. In this work, niobium-modified gray cast iron brake discs were developed. Niobium additions of 0.11%, 0.17% and 0.26% to the chemical composition of a commercial gray cast iron were studied. The brake discs were cast and machined to final dimensions and finish for application. The microstructure was evaluated using an optical microscope and digital image analysis software. Braking performance and wear test were performed on an inertia dynamometer. Non-destructive testing was conducted using penetrating liquids to reveal cracks after the braking test. In addition, the generation of cracks due to cyclical mechanical and thermal stresses suffered by the discs during use was explained. With increasing the Nb addition, there was a tendency to increase the friction stability and settlement speed, a decrease in the braking temperature and a reduction of wear loss. The addition of niobium improved the behavior of the brake discs, mainly in reducing the wear of the friction pair, 31% for the disc and 15.5% for the pads. The best results were found with disc 4 containing 0.26% Nb.