Análise de Falhas -  Cap. VII-2
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Análise de Falhas - Cap. VII-2


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Prof. Luiz Cláudio Cândido

ANÁLISE DE FALHAS

(Parte VII-2)

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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Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

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Escola de Minas \u2013 Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

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7.2 \u2013 Metalografia de materiais envolvidos

\uf06c Muitas vezes a falha de um componente/estrutura é devida à
conjunção de fatores externos:

\u2013 Carregamentos mecânicos (repetitivos) &

\u2013 Estrutura não adequada a atual aplicação.

\uf06c É necessário fazer as devidas correlações entre:

\u2013 a microestrutura, observada em amostras do componente
falhado,

\u2013 a composição química e

\u2013 o histórico de fabricação do material.

Equipamento de análise metalográfica - software QWin® v.3.2 (GEsFraM/UFOP).

7.2 \u2013 Metalografia de materiais envolvidos
Flange de tubulação

100 X 200 X

500 X 1000 X

7.2 \u2013 Metalografia de materiais envolvidos
Eixo \u201cantigo\u201d - inclusões

200 X 1000 X

Charpy Tração

7.2 \u2013 Efeito das heterogeneidades sobre as propriedades do
material (exemplo: aço)

1000X Energia Charpy 210±70J 1000X Energia Charpy 33±5J

(a) estrutura de um aço C-Mn que sofreu tratamento de controle da morfologia das inclusões e

(b) estrutura do mesmo aço sem controle da morfologia e com maior número de inclusões.

(b)(a)

Classificação normalizada da presença de

inclusões em aços, ABNT.

Alguns reativos

para análise

metalográfica

de aços

carbono ou

aços baixa liga.

Alguns reativos para análise metalográfica para ferros fundidos.

Micrografia mostrando uma junta soldada com problemas de porosidade e geração de trincas.

7.2 \u2013 Metalografia de materiais envolvidos

Seqüência de micrografias de um aço carbono (0,14%C e 0,90%Mn).

7.2 \u2013 Metalografia de materiais envolvidos
Ferro fundido alto Cr

7.2 \u2013 Metalografia de materiais envolvidos

Seqüência de micrografias de um ferro

fundido branco ao Cromo: da esquerda

para a direita e de cima para baixo têm-

se: 25, 50, 100, 200, 500 e 1000X.

7.2 \u2013 Metalografia dos materiais envolvidos
Evidências gerais de inclusões

7.2 \u2013 Metalografia dos materiais envolvidos
Evidências gerais de inclusões

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

\uf06c O grande potencial da análise metalográfica, para uma análise de
falhas é a análise da microestrutura do componente na região de
falha.

\uf06c A análise microestrutural revela informações importantes que
complementam a análise macrofractográfica e microfractográfica

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

Para aproveitar ao máximo

o potencial que a análise

metalográfica oferece,

deve-se buscar a análise de

regiões o mais próximo

possível da região falhada.

É obrigatório deixar esta

análise mais para o final

do trabalho de análise de

falha, após já terem sido

realizadas outras análises

de caráter não destrutivas.

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha
Parafuso normal

1000X

Fratura de um parafuso comum ocasionada pelo mau acabamento superficial de sua rosca.

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

Registro de uma trinca formada na ZF de uma solda de filete feita de forma incorreta e que levou

à fratura da estrutura. O MB constitui-se de um aço de baixo carbono.

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha
Preenchimento de desgaste com solda

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha
Comparação entre parafusos fraturados por fadiga

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

Falha no processamento de longarinas: lado esquerdo, aço com uma orientação da estrutura não

adequada; lado direito, aço com elevado número de inclusões.

7.3 \u2013 Metalografia da região de falha
Ruptura na conformação de longarinas

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

Micrografia de um tubo de aço C-Mn na região da junta soldada evidenciando que o mesmo não

foi tratado termicamente; (b) microfractografia do tubo analisado.

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

Microestrutura grosseira de um aço laminado a frio e sua conseqüência prática no processo de

fabricação de peças.

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

(a), (b) e (c) esquema de produção de um tubo de aço com costura (porém com presença de óxidos). (d)

metalografia da região de solda (sem ataque a 100X ótico) ilustrando em (e) e (f) a presença de óxidos

perpendiculares ao comprimento original da chapa e contidos na linha de solda descartando problemas na

matéria-prima e revelando problema no processo de produção de tubos que apresentaram falhas em serviço.

(a) (b) (c)

(d)

(e) (f)

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

(a) componente tubular fraturado em serviço na região da solda (b). A análise metalográfica revelou que apesar

da presença de inclusões alongadas (c) especialmente no centro do material (vistas sem ataque químico), a

microestrutura alongada em direção desfavorável (d), (e) e (f) produziu a falha na região da solda do

componente.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

7.3 \u2013 Metalografia da região de uma falha

(a) e (b) microestrutura heterogênea de um vaso de pressão que não suportou a pressão de ensaio

devido a um tratamento térmico mal executado, causando, inclusive, descarbonetação (c) na

superfície do material.

(a)

(b)

(c)

Presença de precipitados/inclusões

\u201cQuebra de superfície\u201d

Em resumo, a análise metalográfica pode servir a análise de falhas para:

\u2022 verificar o tipo de estrutura e, conseqüentemente, propriedades

mecânicas esperadas para um material;

\u2022 obter uma correlação com o tipo de condição de fabricação utilizado

para a obtenção do componente estudado;

\u2022 fazer inferências sobre a história de processamento termo-mecânico

ao longo da vida do componente;

\u2022 averiguar o grau de \u201csanidade\u201d interna do material, detectando a

existência de inclusões e descontinuidades microestruturais, assim

como quantificando-as;

\u2022 detalhar o processo de falha, sob o ponto de vista microestrutural,

buscando-se correspondências com o mecanismo de falha e a

microestrutura presente no material na região de falha.

7.4 \u2013 Resumo