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


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Prof. Luiz Cláudio Cândido
ANÁLISE DE FALHAS
(Parte IV)
Prof. Leonardo Barbosa Godefroid
candido@em.ufop.br leonardo@demet.em.ufop.br
METALURGIA MECÂNICA
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas \u2013 Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 \u2013 E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas \u2013 Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
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Universidade Federal de Ouro Preto
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Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas \u2013 Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 \u2013 E-mail: demet@em.ufop.br
CCaappííttuulloo QQuuaattrroo::
TTiippooss ddee FFaallhhaass
 IInnttrroodduuççããoo
 FFrraattuurraa ddee CCoorrppooss--ddee--pprroovvaa ((CCPPss)) EEnnssaaiiaaddooss
eemm TTrraaççããoo
 PPrriinncciippaaiiss ttiippooss ddee ffrraattuurraa mmoonnoottôônniiccaa
 FFrraattuurraa DDúúccttiill
 FFrraattuurraa SSeemmiiffrráággiill
 FFrraattuurraa FFrráággiill
 FFrraattuurraa IInntteerrggrraannuullaarr
 FFrraattuurraa ppoorr FFaaddiiggaa
 FFrraattuurraa ppoorr FFlluuêênncciiaa
 FFrraattuurraa eemm AAmmbbiieenntteess AAggrreessssiivvooss
 FFrraattuurraa ppoorr DDeessggaassttee
Tipos de Fraturas
\u2022 projeto falho;
\u2022 defeitos no material;
\u2022 deficiências no processamento e manufatura;
\u2022 erros de montagem;
\u2022 condições de serviço fora das especificações ou imprevistas;
\u2022 manutenção insuficiente.
Principais causas para ocorrência de uma falha:
Principais causas para ocorrência de uma falha em plantas industriais (EUA):
\u2022 Erro de manufatura (30%);
\u2022 Erros de projeto (26%);
\u2022 Erros de manutenção (23%);
\u2022 Má seleção de materiais (18%);
\u2022 Operação indevida (3%).
Fonte: Sachs, 2007.
Classificação geral das possíveis causas de falha.
Fonte: Bloack e Geitner, 1983.
Mecanismos de Falhas em Indústrias
Mecanismo %
Fluência 3
Desgaste, Abrasão e Erosão 3
CST/Fadiga - Corrosão 6
Corrosão - 1 7
Sobrecarga 11
Fratura Frágil 16
Fadiga 25
Corrosão - 2 29
Alexander et al., Essential Metallurgy for Engineers, UK, 1985
Componentes Aeronáuticos
Alexander et al., Essential Metallurgy for Engineers, UK, 1985
Mecanismo %
Oxidação 2
Corrosão 3
Desgaste excessivo 7
Corrosão sob tensão 8
Sobrecarga 19
Fadiga 61
Capítulo 4 - TIPOS DE FRATURAS
Fratura em materiais
4.1 - Introdução
Figura 4.1 - Representação esquemática das características microestruturais de materiais metálicos.
 Átomo substitucional
Átomo intersticional
 Discordância em cunha
Precipitado
incoerente
 Precipitado
 coerente
 Partícula de 2
a
 fase
 (alto ponto de fusão)
Planos de
deslizamento
Precipitados
em contornos
de grão
Célula elementar
Discordância em
hélice
 Fratura
 intergranular
 Fratura transgranular
Camadas de precipitados em
contornos de grão
FFiigguurraa 44..22 -- CCllaassssiiffiiccaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee mmoorrffoollooggiiaass ee pprroocceessssooss ddee ffrraattuurraa..
FFiigguurraa 44..33 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ssuuppeerrffíícciieess ddee ffrraattuurraa ppaarraa mmaatteerriiaaiiss ccoommpplleettaammeennttee ddúúcctteeiiss ((aa)),, ddúúcctteeiiss
((bb)) ee ttoottaallmmeennttee ffrráággeeiiss ((cc))..
 ((aa)) ((bb)) ((cc)) ((dd))
FFiigguurraa 44..44 -- AAppaarrêênncciiaa mmaaccrroossccóóppiiccaa ddee ffrraattuurraass:: ddúúccttiill ((aa,, bb)) ee ffrráággiill ((cc,, dd)) \u2013\u2013 eennssaaiioo ddee ttrraaççããoo..
 ((aa)) ((bb)) ((cc))
FFiigguurraa 44..55 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass:: ((aa)) ddúúccttiill ee ((bb)) ffrráággiill ((eennssaaiiooss ddee ttrraaççããoo));; ((cc)) ffrraattuurraa ffrráággiill
ddee aaççoo eemmpprreeggaaddoo eemm ssuuppoorrttee ddee ffoorrnnoo..
Principais tipos de fratura:
\u2022 fratura dúctil
\u2022 fratura frágil
\u2022 fratura semifrágil
\u2022 por fadiga
\u2022 por fluência
\u2022 por corrosão sob tensão (CST)
\u2022 por hidrogênio (FH)
FFiigguurraa 44..66 -- FFrraattuurraa ffrráággiill ((aa)) vveerrssuuss ffrraattuurraa ddúúccttiill ((bb)) eemm 22 ppaarraaffuussooss ddee aaççoo AAIISSII 11003388 qquuee
ssooffrreerraamm ttrraattaammeennttooss ttéérrmmiiccooss ddiiffeerreenncciiaaddooss:: ((aa)) tteemmppeerraaddoo eemm áágguuaa ((HHRRcc == 4477)) ee ((bb))
rreeccoozziiddoo ((HHRRcc == 1155))..
(a) (b)
4.2 - Fratura de Corpos-de-prova (CPs) Ensaidos em Tração
a) Zona fibrosa (F)
b) Zona radial (R)
c) Zona de cisalhamento (S) - shear lips -
Zona
Cisalhante
Zona
Fibrosa
Zona
Radial
((aa)) ((bb))
FFiigguurraa 44..77 -- LLooccaalliizzaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddaass zzoonnaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass ddee ffrraattuurraa ddee
uumm CCPP ddee ttrraaççããoo
RRaaddiiaall
FFiibbrroossaa
CCiissaallhhaannttee
Zona
Cisalhante
Zona
Fibrosa
Zona
Radial
((aa)) ((bb))
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uumm CCPP ddee ttrraaççããoo
RRaaddiiaall
FFiibbrroossaa
CCiissaallhhaannttee
4.2.1 - Alterações no aspecto de fratura
4.2.1.1 - Temperatura e velocidade de deformação
Temperatura (
o
F)
Tamanho
da zona
(in)
Temperatura (
o
C)
Fibrosa
Cisalhante
Radial
FFiigguurraa 44..88 -- IInnfflluuêênncciiaa ddaa tteemmppeerraattuurraa nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ddee uummaa mmaatteerriiaall..
FFiigguurraa 44..99 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uumm CCPP eennssaaiiaaddoo eemm ttrraaççããoo ((112200 
oo
CC));; aaççoo AAIISSII
44334400 tteemmppeerraaddoo ee rreevveenniiddoo;; HHRRcc == 4466;; zzoonnaass ffiibbrroossaa ee ddee cciissaallhhaammeennttoo..
((aa)) ((bb))
FFiigguurraa 44..1100 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uumm CCPP eennssaaiiaaddoo eemm ttrraaççããoo ((tteemmppeerraattuurraa aammbbiieennttee));; aaççoo
AAIISSII 44334400;; ((aa)) rreeccoozziiddoo,, HHRRcc == 1155;; ZZFF,, ZZRR ee ZZCC;; ((bb)) tteemmppeerraaddoo ee rreevveenniiddoo,, HHRRcc == 2288;; ZZFF,,
ZZRR ((mmaarrccaass rraaddiiaaiiss ggrroosssseeiirraass)) ee ZZCC..
((aa)) ((bb))
FFiigguurraa 44..1100 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uumm CCPP eennssaaiiaaddoo eemm ttrraaççããoo ((tteemmppeerraattuurraa aammbbiieennttee));; aaççoo
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AAIISSII 44334400;; ((aa)) rreeccoozziiddoo,, HHRRcc == 1155;; ZZFF,, ZZRR ee ZZCC;; ((bb)) tteemmppeerraaddoo ee rreevveenniiddoo,, HHRRcc == 2288;; ZZFF,,
ZZRR ((mmaarrccaass rraaddiiaaiiss ggrroosssseeiirraass)) ee ZZCC..
FFiigguurraa 44..1111 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uumm CCPP eennssaaiiaaddoo eemm ttrraaççããoo;; aaççooAAIISSII