Em serviço habitual as rodas ferroviárias têm a sua pista de rolamento e friso degradadas por desgaste e por fadiga de contato por rolamento (RCF) acumulado, porém o modo dominante de dano depende de variáveis construtivas e de operação. Para estudar o comportamento tribológico do sistema roda-trilho, ensaios do tipo pino contra disco e disco contra disco são amplamente utilizados. Esse trabalho estuda a relação entre as microestruturas encontradas nas rodas ferroviárias e a resistência ao desgaste por deslizamento puro, por rolamento com escorregamento e a resistência à fadiga de contato por rolamento. Na primeira etapa, utilizando um material modelo, é analisada a resistência ao desgaste por deslizamento puro (pino contra disco) das microestruturas comumente encontradas em rodas ferroviárias. Na segunda etapa, amostras de três diferentes profundidades do aro de uma roda ferroviária correspondentes às múltiplas vidas são analisadas quanto à resistência ao desgaste por deslizamento puro, por rolamento com escorregamento e resistência à fadiga de contato por rolamento. No aro das rodas ferroviárias foram encontradas as seguintes microestruturas para cada vida: bainita (1ª vida), bainita e perlita com ferrita em contorno de grão (2ª vida) e perlita (3ª vida). Nos ensaios por deslizamento puro constatou-se regime de desgaste oxidativo moderado; amostras com microestrutura perlítica fina obtiveram a melhor resistência ao desgaste por deslizamento e mantiveram a microestrutura lamelar característica mesmo em regiões severamente deformadas. Os ensaios de rolamento apresentaram regime moderado de desgaste com até 3% de escorregamento e regime severo para 5% de escorregamento; maiores escorregamentos geraram maiores perdas de massa e menores períodos de runningin. Concluiu-se que a perlita (3ª vida) apresenta uma melhor resistência a RCF caracterizada pelo maior tempo até o início de shelling. A microestrutura heterogênea (2ª vida) obteve o pior desempenho quanto a RCF, devido, provavelmente, à maior facilidade de uma trinca se propagar nas interfaces de estruturas com diferentes durezas.

In normal service, railway wheels have their tread and flange degraded by wear and accumulated rolling contact fatigue (RCF), but the dominant mode of damage depends on construction and operating variables. To study the tribological behavior of railway wheels, pin-on-disc and disc-on-disc tests are widely used. This work studies the relationship between the microstructures found in railway wheels and the resistance to pure sliding wear, to rolling-sliding, and the resistance to rolling contact fatigue. In the first step, using a model material, the pure sliding wear resistance (pin-on-disc) of the microstructures commonly found in railway wheels is analyzed. In the second step, samples from three different depths of a rail wheel rim corresponding to the multiple lives are analyzed for pure sliding wear resistance, for rolling with slip, and for rolling contact fatigue resistance. In the rim of the railway wheels, the following microstructures were found for each life: bainite (1st wear), bainite and pearlite with ferrite in grain boundary (2nd wear), and pearlite (3rd wear). In the pure sliding tests, a moderate oxidative wear regime was observed; samples with fine pearlitic microstructure obtained the best resistance to sliding wear and maintained the most cohesive microstructure even in severely deformed regions. The rolling tests showed a moderate wear regime with up to 3% slip and severe wear with 5% slip; larger slips generated greater mass losses and shorter running-in periods. It was concluded that pearlite (3rd wear) has a better resistance to RCF, characterized by a longer time until shelling begins. The heterogeneous microstructure (2nd wear) had the worst performance with respect to RCF, probably due to the greater ease for a crack to propagate at the interfaces of structures with different hardness.