Questionário Propriedades Mecânicas - Fluência

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Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
Laboratório de Materiais Avançados – LAMAV
Propriedades Mecânicas dos Materiais – Questionário
Alunos: Caroline Gomes de Oliveira
 Giulio Rodrigues Altoé
 Mariana Borges Neves Manhães
 Thaís Mardegan Louzada
Fluência
1) O que é fluência?
Define-se fluência como sendo a deformação plástica que ocorre em um material devido a uma tensão constante ou praticamente constante em função do TEMPO. Além disso, a temperatura pode exercer enorme influência no fenômeno, sobretudo em se tratando de materiais metálicos.
2) Quais são os fatores que afetam a Fluência?
A temperatura, microestrutura, composição química (solução solida, precipitados...), meio ambiente (meios corrosivos, gasosos e salinos etc...), o nível de tensão aplicada e o tempo de exposição afetam as características da fluência.
3) Explique os mecanismos de difusão na fluência.
A difusão pode ocorrer no interior do grão ( Nabarro – Herring) ou pelos contornos de grão, na primeira as lacunas se movimentam de forma a produzir um aumento do comprimento dos grãos ao longo da direção de aplicação de tensões de tração. Assim as lacunas se movem do topo e da base para as regiões laterais do grão. Os contornos perpendiculares à direção de aplicação da tensão de tração são distendidos e funcionam como fontes de lacunas. Os contornos paralelos à direção de aplicação de tensão de tração funcionam como sumidouros de lacunas. Já no segundo processo a difusão resulta no escorregamento de contornos o que possibilita, também, alongamento de grãos na direção da aplicação de tensão de tração.
 4) Quais são os tipos de ensaios de fluência e em que consistem estes?
Os tipos de ensaios são: ensaio de fluência, ensaio de ruptura por fluência e ensaio de relaxação. No ensaio de fluência, mantemos constante a carga (ou tensão) e a temperatura, medindo-se a deformação em relação ao tempo.
No ensaio de ruptura por fluência, realiza-se o ensaio até que haja a ruptura do corpo de prova, medindo-se o tempo de ruptura, podendo-se ainda medir a deformação ao longo do tempo em determinados casos.
No ensaio de relaxação, a temperatura e a deformação são constantes, medindo-se a queda da tensão necessária ao longo do tempo para que a deformação permaneça constante.
5) Através do gráfico dado, indentifique o tipo de ensaio de fluência realizado e discorra as conclusões que podem ser obtidas atráves de cada região do gráfico.
O gráfico apresentado é referente ao ensaio de fluência (convencional). A região 1 do gráfico é chamada de fluência primária ou transitória. Nesta região do gráfico nota-se que há deformação plástica e elástica, no entanto é difícil diferenciá-las, a menos que se conheça o módulo de elasticidade do material à temperatura do ensaio, para se calcular o valor da deformação elástica. Nesta região verifica-se o fenômeno chamado “encruamento” que diminui a velocidade de fluência no material. Na região 2, chamada de fluência secundária ou estacionária, o processo de recuperação é suficientemente rápido para contrabalancear o encruamento. Desta forma, verifica-se que a velocidade de fluência deixa de diminuir, tornando-se estacionária. Neste estágio observa-se a difusão de lacunas. Na região 3, observamos que há uma grande movimentação de discordâncias, havendo formação contínua de microtrincas no material. Essas microtrincas são oriundas de deformações localizadas ao redor dos contornos de grão, o que gera fratura intercristalina. Por causa do deslizamento dos contornos de grão, são geradas tensões suficientemente altas para causar o aparecimento de trincas que podem causar a ruptura do material.
6) Tendo como base o diagrama de Tensão X Deformação da questão anterior, qual a tensão máxima a qual o material deve ser submetido para que o material não falhe por fluência?
 É a tensão mais alta dentro da região II. ( considerar coeficiente de segurança, 15-20%)
7) Qual é o objetivo do uso dos extensômetros no ensaio de fluência? Por que são utilizados 2 extensômetros em cada ensaio?
 Os extensômetross têm por finalidade medir a deformação do corpo de prova durante toda a realização do ensaio. São utilizados 2 extensômetros para que o resultado dos dois seja comparado, aumentando assim a confiabilidade do resultado. Os extensômetros são colocados em lados opostos do corpo de prova para evitar erros, caso haja alguma falta de axialidade na aplicação da carga. A deformação será, então, a média das medidas nos dois lados.
8) Analise a figura e descreva sobre a influência da Temperatura e da tensão no comportamento em fluência.
Quanto maior a temperatura e/ou a tensão maior a deformação final por fluência, e isso ocorre em menos tempo, ou seja, menor o tempo de vida do componente. Além disso, a deformação instantânea no momento da aplicação da carga aumenta e a deformação por fluência no regime estacionário (secundário) aumenta.
9) Como a dopagem de um material pode aumentar sua resistência à fluência?
Quando dopamos um material, as partículas do elemento dopante passam a ocupar os poros que surgem durante sua deformação. Desta forma, a deformação dos poros (processo que origina as microtrincas) é dificultada, aumentando a resistência do material à fluência. ( o dopante pode ser solução solida, precipitados.. partículas de segunda fase)
10) Qual é a principal vantagem e a principal desvantagem do ensaio de relaxação?
A principal vantagem deste ensaio é que basta apenas um ensaio em um corpo de prova para que se obtenha a curva tempo X tensão característica para o material analisado. Neste ensaio não é necessário romper o corpo de prova, pois a partir de 1000h de ensaio (valor determinado por normas) já se tem dados suficientes para fazer a extrapolação da curva para maiores períodos de tempo. 
A principal desvantagem são as exigências necessárias ao equipamento, cujo sistema de medição de força e deformação deve permitir medições muitíssimo precisas, além de um controle bastante preciso da temperatura para manter a deformação constante. Estas exigências não são fáceis de serem atendidas, fazendo com que este ensaio seja menos utilizado.
11) Porque ocorre a fluência em materiais?
A fluência ocorre devido à movimentação de falhas, que sempre existem na estrutura cristalina dos metais. Não haveria fluência se estas falhas não existissem. Existem metais que exibem o fenômeno de fluência mesmo à temperatura ambiente, enquanto outros resistem a essa deformação mesmo a temperatura elevadas.
12) Como o tamanho de grão influência na resistência à fluência?
Os mecanismos do processo de fluência se desenvolvem nos contornos de grão, movimentos de vazios e de discordâncias. Em altas temperaturas, grãos menores permitem maior escorregamento entre contornos dos grãos, ou seja, maior taxa de fluência. Por isso, grãos maiores, em elevadas temperaturas, favorecem a uma resistência maior. Já em baixas temperaturas, os contornos de grão freiam o movimento das discordâncias, então grãos menores tem uma maior resistência à fluência em baixas temperaturas.