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Previsão da vida em fadiga de aços
inoxidáveis dúplex SAF 2205 e SAF 2507.
AUTOR: GUSTAVO HENRIQUE BOLOGNESI DONATO
e-mail: gugadonato@hotmail.com
www.fei.edu.br
Orientador:Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco
Departamento de engenharia mecânica. e-mail: rodrmagn@fei.edu.br
Objetivos Resultados e discussão:
Caracterização mecânico-estrutural:
O objetivo deste trabalho é a previsão da vida em fadiga de 800
Tração 2205- Engenharia
aços inoxidáveis dúplex SAF 2205 e SAF 2507. O estudo principal é 700
Tensão de engenharia..
600
a tomada de dados em ensaios de fadiga de baixo ciclo, verificando- 500
se a influência das variáveis de ensaio e da microestrutura no 400
300
comportamento mecânico. Com isso, visa-se elaborar curvas tensão- 200
100
deformação cíclicas e determinar os coeficientes de resistência e 0
ductilidade a fadiga, os expoentes de Basquim (b), de Coffin (c), além Micrografia 1: Amostra transversal
SAF 2205 solubilizado. Nota-se ferrita
Micrografia 2: Amostra longitudinal
SAF 2205 solubilizado. Nota-se ferrita
0 0.1 0.2 0.3
Deformação de engenharia
0.4 0.5 0.6
dos coeficientes e expoentes de encruamento monotônicos e cíclicos (escura-49%) e austenita (clara-51%). (escura-47%) e austenita (clara-53%).
Gráfico 1: tração de engenharia SAF 2205.
Ataque:Behara modificado. Ataque:Behara modificado.
da equação de Ramberg-Osgood. Adicionalmente, visa-se realizar a Tração 2507 - Engenharia
caracterização microestrutural e mecânica das ligas em estudo. 1000
Tensão de engenharia
800
Materiais e métodos 600
400
Material em estudo: Aços inoxidáveis SAF 2205 e SAF 2507. 200
0
Composição química média (%massa): 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Micrografia 4: Amostra transversal Micrografia 3: Amostra longitudinal Deformação de engenharia
SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita
Material Cr Ni Mo N C Mn Si P S bal. (escura-50%) e austenita (clara-50%). (escura-47,8%) e austenita (clara- Gráfico 2: tração de engenharia SAF 2507.
Ataque:Behara modificado. 52,2%). Ataque:Behara modificado.
SAF2205 22,21 5,40 3,15 0,178 0,015 0,76 0,45 0,020 0,005 Fe
σLE σLR
~
~
SAF 2507 24,95 6,91 3,79 0,263 0,015 0,43 0,26 0,017 0,001 Fe E(GPa) (MPa) (MPa) σf (MPa) AT25mm(%) Estricção(%) f(MPa) f(%)
SAF 2205 179±6 532±10 767±8 389±5 58,54±2,83 84,14±1,22 4807±9 1,84±0,01
Caracterização microestrutural: SAF 2507 Tabela 1: propriedades mecânicas encontradas para as ligas SAF 2205 e±1,11 2507. ±2
198±1 613±3 862±3 489±4 55,58±1,45 75,40 SAF 3502 1,40±0,01
Amostras de secções transversais e longitudinais sofreram
Comportamento monotônico quanto a Ramberg-Osgood:
preparação metalográfica, composta de lixamento (granulações 750
#220, #320 e #500) e polimento (pasta de diamante de 6 m, 3 m, ~ ~ 0,067
650
~
600
700
e 1 m) conduzidos em politriz automática Struers Abramin (figura 198000 904
Tensão real(Mpa)..
650
Tensão real
550
0,056
y = 748x y = 904x 0,067
2 600
1). Na seqüência as amostras sofreram análise da fração 500 R = 0,9777
550
R2 = 0,9781
450
volumétrica de ferrita em ferritoscópio Fischer (figura 2) e análise da 400
500
fração volumétrica das fases ferrita e austenita após ataque de ~
~ 0,056 450
350
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03
~
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03
Behara modificado em microscópio LEICA DMLM (figura 3). Deformação real plástica
179000 748 Deformação plástica real
Gráfico 3: tensão real x deformação plástica real SAF 2205. Gráfico 4: tensão real x deformação plástica real SAF 2507.
Caracterização mecânica: Comportamento quanto a Fadiga:
0,1000 σf’=895MPa b=-0,0572
Plástica 580
Corpos-de-prova (figura 4) para ensaios mecânicos de tração Elástica εf’=0,2933 c=-0,4952 y = 1200,8x0,1655
2
total R = 0,9946
570
e fadiga foram usinados segundo norma ASTM E-606-92 em torno calculada segundo a a ap
total e
Potência (Plástica)
Deformação(mm/mm)..
CNC e sofreram posterior lixamento (granulações #220, #320, #500 560
tensão real (MPa)...
Monotônica
e #1200) seguido de polimento (pasta de diamante 6 m, 3 m, e 1 0,0100
550
m). A aferição da rugosidade superficial foi realizada em ap 0,2933.(2.Nf ) 0, 4952 540
rugosímetro Mitutoyo padrão e apresentou médias de 0,030μm, 530
~ ~ 0,1655
a 0,005.(2.Nf ) 0,0572
e
~
inclusive bastante abaixo das condições especificadas em norma. 520 Cíclica
179000 1201
Os ensaios de tração e de fadiga foram realizados na máquina 0,0010 510
100 1000 10000 0,0040 0,0060 0,0080 0,0100 0,0120
universal de ensaios MTS com capacidade de 250KN (figuras 5 e Número de ciclos até a fratura. deformação real (mm/mm)
6). Os ensaios de fadiga de baixo ciclo são controlados por Gráfico 5: deformação x número de ciclos SAF 2205. Gráfico 6: tensão real x deformação real SAF 2205.
deformação e são realizados com deformação média zero, sofrendo
variações nas amplitudes de deformação para a caracterização de Conclusões:
ambos os materiais quando em solicitações cíclicas. microestrutura bastante homogênea composta somente por ferrita e
austenita, com forte bandeamento no sentido da laminação;
resultados de tração revelam materiais de elevada resistência
mecânica, aliada a grande dutilidade e grande tenacidade. A liga
SAF 2507 mostrou-se com maior resistência mecânica, porém
menor dutilidade, resultado da maior presença de elementos de liga
em relação ao SAF 2205;
Figura 1: Politriz automática Figura 2: Ferritoscópio Fischer. Figura 3: Microscópio LEICA o comportamento da liga SAF 2205 sob fadiga é estável e
Struers Abramin. DMLM e analisador de imagens apresenta comportamento misto com posterior endurecimento
LEICA Q500/W.
cíclico, porém nota-se não ser possível aproximar os valores dos
coeficientes de resistência e ductilidade a fadiga através da
extrapolação de dados monotônicos.
Próximas etapas:
realização de mais três ensaios de fadiga em cada ponto aferido para a
liga SAF 2205;
Figura 4: Corpos de prova para Figura 5: Máquina universal de Figura 6: Lupa estereoscópica realização dos ensaios de fadiga de baixo ciclo para a liga SAF 2507;
ensaios mecânicos. ensaios MTS capacidade 250KN. acoplada à MTS. elaboração do relatório final e fechamento do projeto de pesquisa.
Agradecimentos:
Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsas de iniciação científica ao aluno Gustavo Henrique Bolognesi Donato.
Aos meus pais, avós, minha namorada e minha irmã que me dão o respaldo para sempre seguir em frente.
Ao Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco pela orientação e apoio em todo o decorrer do projeto.
Aos técnicos do LabMat por todo o apoio que me vem sendo dado.
