Ensaio de fluência em metais

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FLUÊNCIA EM METAIS
DEFINIÇÃO
• É o fenômeno de deformação lenta, sob 
ação de uma carga constante aplicada 
durante longo período de tempo a uma 
temperatura superior a 
0,4vezesTemperatura de fusão em Kelvin
Aspecto da ruptura por fluência
Redução na tensão máxima admissível em 
projetos pelo efeito da fluência.
• Tdf:Tensão que causa 
uma deformação por 
fluência de 1% após 
100.000 horas na 
temperatura 
considerada
• Trf: Tensão que causa a 
ruptura do material por 
fluência após 100.000 
horas na temperatura 
considerada
• LR: Tensão de ruptura 
na temperatura 
considerada ou na 
temperatura ambiente (o 
que for menor)
• LE: Tensão de 
escoamento na 
temperatura 
considerada ou na 
temperatura ambiente (o 
que for menor)
Ensaio de fluência 
Ensaio de fluência: curva típica
• Deformação instantânea: Efeito 
do carregamento do corpo de 
prova, do tipo elástica 
• Estágio primário: onde a 
velocidade de fluência é rápida 
ocorre nas primeiras horas. 
Velocidade de def. decrescente -
encruamento 
• Estágio secundário: A taxa de 
fluência é constante. Estágio de 
duração mais longo. Equilíbrio 
entre os processos de 
encruamento e recuperação
• Estágio terciário: Aceleração na 
taxa de fluência, estricção seguido 
de ruptura. 
Efeito da tensão e da temperatura no 
comportamento à fluência
• Quanto maior a 
temperatura e/ou a 
tensão maior a 
deformação final por 
fluência que ocorre 
em menos tempo. 
Menor o tempo de 
vida do componente.
Cavidades nos contornos de grão antes da ruptura por 
fluência
Recuperação e relaxação
• Uma deformação 
plástica relativamente 
apreciável 
permanece
• A quantidade de 
deformação 
permanente depende 
do tempo, da carga 
da temperatura e do 
valor da tensão.
• A relaxação 
corresponde uma 
queda gradual da 
tensão 
originariamente 
produzida pela 
deformação
Tensão que causa uma deformação de 1% em 
100.000h (ou em 10.000h ou 1000h)
• Em geral a fluência que 
ocorre no estágio primário é 
rápida (algumas horas) e seu 
valor fica próximo a 1%. Essa 
deformação para a grande 
maioria das aplicações é 
considerada desprezível
• Utilizando os resultados dos 
ensaios típicos de fluência 
pode-se construir um gráfico 
tensão x temperatura para os 
materiais, onde se determina 
a tensão que causa uma 
deformação aceitável de 1% 
em um determinado intervalo 
de tempo (1000h 10.000h ou 
100.000h), dependendo do 
tipo de componente, para 
determinada temperatura
Fatores que influenciam a resistência à 
fluência - tamanho de grão
• Baixas temperaturas: Os contornos de grão freiam o movimento 
das discordãncias: Em geral grão pequeno melhor. 
• Altas temperaturas: Os mecanismos do processo de fluência se 
desenvolvem nos contornos de grão, movimentos de vazios e de 
discordâncias: Em geral grão grande melhor.
Fatores que influenciam a resistência à 
fluência – Composição química
• Todos os elementos químicos formadores 
de carbonetos (com o carbono do aço) ou 
precipitados de segunda fase nos 
materiais não ferrosos travam o processo 
de fluência pois dificultam o movimento 
dos contornos de grão.
• Nos aços, o Molibdênio possui um efeito 
maior que os demais elementos (Ti, V, W, 
Nb), quando adicionado entre 0,5 e 1 %. 
Gráfico log. tensão x log. tempo até a ruptura
• Como os ensaios de 
fluência tendem a ser 
muito longos, a 
relação da tensão 
aplicada e o tempo até 
a ruptura quando 
graficados em escala 
logarítmica tendem a 
ser retas. Realiza-se 
ensaios em tensões 
altas cuja duração do 
ensaio tende a ser 
pequena e se 
extrapola as retas para 
valores de tempo 
maiores.
Outros efeitos da alta temperatura
• Outro efeito degradante que atua sobre os materiais quando 
expostos à alta temperatura, além da fluência, é a oxidação 
superficial. 
• A reação química do material da superfície com o meio forma 
compostos cerâmicos em geral frágeis (óxidos, sulfetos etc...) que 
tendem a quebrar e portanto reduzem a seção resistente do 
componente.
• Em aços se adiciona cromo em teores crescentes para aumentar a 
resistência desses materiais à oxidação em temperaturas 
crescentes.
• Desta forma aços para trabalho a alta temperatura em geral contém 
Mo de 0,5% até 1 % (resistir à fluência) e Cr de 1,5% até 7% (para 
resistir à oxidação) antes de se optar por aços de alta liga, do tipo 
inoxidável.
Oxidação superficial causada pela 
elevada temperatura
Limites de temperatura considerando a oxidação e 
a fluência para um tubo de caldeira
LIMITE DE TEMPERATURA INFERIOR PARA 
OCORRER A FLUÊNCIA