Análise de Falhas -  Cap. IV-1
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Análise de Falhas - Cap. IV-1

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FFiigguurraa 44..4477 -- IInniicciiaaççããoo ddaa cclliivvaaggeemm eemm uummaa mmiiccrroottrriinnccaa qquuee éé ffoorrmmaaddaa eemm uummaa ppaarrttííccuullaa ddee sseegguunnddaa--ffaassee àà

ffrreennttee ddee uummaa ttrriinnccaa mmaaccrroossccóóppiiccaa..

 Tensão

Distância

FFiigguurraa 44..4488 -- EExxeemmppllooss ddee ttrriinnccaass ppoorr cclliivvaaggeemm qquuee nnããoo eevvoolluuíírraamm..

FFiigguurraa 44..4499 -- TTrriinnccaass ppoorr cclliivvaaggeemm ppaarraaddaass àà ffrreennttee ddee uummaa ttrriinnccaa mmaaccrroossccóóppiiccaa eemm uumm aaççoo

eessffeerrooiiddiizzaaddoo -- ttiippoo AAIISSII 11000088..

Figura 4.50 - Microfractografias de fraturas por clivagem: (a) aço carbono; (b) e (c) aço inoxidável ferrítico AISI 409

soldado com metal de adição de aços inoxidáveis austeníticos: AISI 308 e AISI 309, respectivamente; (d) aço inoxidável

ferrítico AISI 444 soldado com metal de adição do tipo AISI 316LSi.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.50 – Continuação: (d) aço inoxidável ferrítico AISI 444 soldado com metal de adição do tipo AISI 316LSi.

(e)

(a)

Figura extra – Aço elétrico (ao silício) soldado com aço inox. AISI 308LSi – região da ZF.

Inclinação de planos

Torção de planos

Planos de clivagem

Direção
da fratura

Contorno de grão
ou de subgrão

Marcas características:
“sargento”

Planos de clivagem

Contorno de grão ou

de subgrãoDegraus de clivagem
que formam as “marcas de rios”

Direção
 da fratura

FFiigguurraa 44..5522 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ffrraattuurraa ffrráággiill ccoomm ““mmaarrccaass ddee rriioo””..

Figura 4.51 - “Marcas de rios” em superfícies de fratura frágil indicando os pontos de origem de trincas; (a) representação

esquemática; (b) fratura frágil de um CP ensaiado sob impacto.

(a)

(b)

((aa)) ((bb))

 ((cc))

FFiigguurraa 44..5555 -- MMoorrffoollooggiiaass ddee ffrraattuurraa ffrráággiill iinnddiiccaannddoo ooss ppoonnttooss ddee oorriiggeemm ddoo ttrriinnccaammeennttoo ee pprreesseennççaa

mmaarrccaannttee ddaa zzoonnaa rraaddiiaall..

(a) (b)

 ((aa)) ((bb))

FFiigguurraa 44..5566 -- FFrraattuurraa ffrráággiill ddee ssuuppoorrttee ddee ccaaddiinnhhoo;; iinníícciioo ddee ttrriinnccaa aa ppaarrttiirr ddee ccoorrddããoo ddee ssoollddaa ((sseettaa));; ((aa)) eessttaaddoo ddee eennttrreeggaa;;

((bb)) ddeettaallhhee ddaa ffrraattuurraa aappóóss lliimmppeezzaa qquuíímmiiccaa..

((aa))

da fraturaOrigem
Fratura

frágil

Direção
da fratura

Direção
da fratura

Fratura

dúctil

Final da fratura

((bb)) ((cc))

Figura 4.57 - Representação esquemática de uma fratura frágil; (a) destaque da origem do trincamento;

(b) idem, para um material cilíndrico; (c) aço empregado no setor ferroviário mostrando a aparência clássica de

marcas em V (chevrons).

((aa))

((bb)) ((cc))

FFiigguurraa 44..5588 -- MMiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass ttííppiiccaass ddee ffrraattuurraa ppoorr cclliivvaaggeemm;; eennssaaiioo ddee iimmppaaccttoo CChhaarrppyy;; ((aa)) aaççoo AAIISSII 11004400,,

TT ==
__
119955

oo
CC;; ((bb)) aaççoo iinnooxx.. 1177%%CCrr--11%%MMoo,, TT == 2255

oo
CC;; ((cc)) aaççoo iinnooxx.. 1177%%CCrr--11%%MMoo,, TT == 00

oo
CC..

((aa))

((bb)) ((cc))

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CC;; ((cc)) aaççoo iinnooxx.. 1177%%CCrr--11%%MMoo,, TT == 00

oo
CC..

Figura 4.58 - Continuação: (d) e (e) aço silicioso de grão orientado soldado com aço inox. AISI 308LSi.

(d) (e)

4.3.3.3 - Fratura frágil de aços normalmente dúcteis (a transição de fratura dúctil-frágil)

Os fatores que devem estar presentes para causar fratura frágil nestes materiais são:

 Um concentrador de tensão. Este pode ser um defeito de solda, trinca de fadiga, uma
trinca por corrosão sob tensão, entalhe, vazio (bolha), etc;

 Uma tensão de tração também deve estar presente. Esta tensão deve ser de valor suficiente
 para promover deformação plástica na ponta do agente concentrador de tensão;

 A temperatura deve ser relativamente baixa para que o fenômeno ocorra.

((aa))

Zona
frágil

Zona de
transição
de fratura

Zona
dúctil

Energia
absorvida
na fratura

(tenacidade)

Zona
frágil

Fratura
frágil

(clivagem)

Fratura
semifrágil

Fratura dúctil
(zona fibrosa)

(zona cisalhante)

Temperatura

Energia

(Charpy)

 Dúctil

Aumento da
 taxa de

carregamento

Frágil

 Temperatura ((bb))

FFiigguurraa 44..5599 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddaa tteemmppeerraattuurraa nnaa tteennaacciiddaaddee ddee mmeettaaiiss qquuee eexxiibbeemm ttrraannssiiççããoo

ddúúccttiill--ffrráággiill ((aa));; eeffeeiittoo ddaa ttaaxxaa ddee ccaarrrreeggaammeennttoo ((bb))..

((aa))

Zona
frágil

Zona de
transição
de fratura

Zona
dúctil

Energia
absorvida
na fratura

(tenacidade)

Zona
frágil

Fratura
frágil

(clivagem)

Fratura
semifrágil

Fratura dúctil
(zona fibrosa)

(zona cisalhante)

Temperatura

Energia

(Charpy)

 Dúctil

Aumento da
 taxa de

carregamento

Frágil

 Temperatura ((bb))

FFiigguurraa 44..5599 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddaa tteemmppeerraattuurraa nnaa tteennaacciiddaaddee ddee mmeettaaiiss qquuee eexxiibbeemm ttrraannssiiççããoo

ddúúccttiill--ffrráággiill ((aa));; eeffeeiittoo ddaa ttaaxxaa ddee ccaarrrreeggaammeennttoo ((bb))..

((aa))

Zona
frágil

Zona de
transição
de fratura

Zona
dúctil

Energia
absorvida
na fratura

(tenacidade)

Zona
frágil

Fratura
frágil

(clivagem)

Fratura
semifrágil

Fratura dúctil
(zona fibrosa)

(zona cisalhante)

Temperatura

Energia

(Charpy)

 Dúctil

Aumento da
 taxa de

carregamento

Frágil

 Temperatura ((bb))

FFiigguurraa 44..5599 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddaa tteemmppeerraattuurraa nnaa tteennaacciiddaaddee ddee mmeettaaiiss qquuee eexxiibbeemm ttrraannssiiççããoo

ddúúccttiill--ffrráággiill ((aa));; eeffeeiittoo ddaa ttaaxxaa ddee ccaarrrreeggaammeennttoo ((bb))..

CP fraturado em ensaio de impacto Charpy; fratura dúctil; aço baixo carbono; temperatura ambiente (20ºC).

CP fraturado em ensaio de impacto Charpy; fratura frágil; latão; -60ºC.

Ensaiado a –196
o
C Ensaiado a –120

o
C Ensaiado a –80

o
C Ensaiado a 40

o
C

((aa))

Energia de

impacto, J

% Fratura

fibrosa
Energia absorvida

Fratura
fibrosa

Temperatura de ensaio,
o
F

 Temperatura de ensaio,
o
C

((cc))

FFiigguurraa 44..6611 -- EEnnssaaiiooss ddee iimmppaaccttoo;; eenneerrggiiaa aabbssoorrvviiddaa vveerrssuuss tteemmppeerraattuurraa;; ssuuppeerrffíícciieess ddee

ffrraattuurraa..

FFiigguurraa 44..6611 -- EEnnssaaiiooss ddee iimmppaaccttoo;; eenneerrggiiaa aabbssoorrvviiddaa vveerrssuuss tteemmppeerraattuurraa;; ssuuppeerrffíícciieess ddee ffrraattuurraa..

(b)

FFiigguurraa 44..6622 -- IInnfflluuêênncciiaa ddaa tteemmppeerraattuurraa nnaa aappaarrêênncciiaa ddaass ssuuppeerrffíícciieess ddee ffrraattuurraa ddee uumm aaççoo ppaarraa iinnddúússttrriiaa nnaavvaall;; eennssaaiioo

ddee qquueeddaa ddee ppeessoo;; nnoottaamm--ssee mmaaiiss ccllaarraammeennttee aass ““mmaarrccaass ddee ssaarrggeennttoo”” nnaa tteemmppeerraattuurraa ddee eennssaaiioo ddee ––4455