Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI
http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
PREVISÃO DA VIDA EM FADIGA DO AÇO
ABNT 4140 TEMPERADO E REVENIDO
AUTOR: Ronnie Mikio Shibata
[email protected]
Dr. Rodrigo Magnabosco (Orientador)
[email protected]
Objetivos
Prever a vida em fadiga de alto ciclo do aço ABNT 4140 temperado e revenido à 300ºC
por 1 hora com relações entre tensão mínima e máxima iguais a 0,2 e 0,3.
Materiais e métodos
Composição química do material em estudo
C
Mn
0,78
0,43
Si
0,15
Cr
0,96
Mo
0,18
Ensaios Mecânicos
Foram realizados ensaios de tração e de fadiga em uma máquina
universal de ensaios MTS, com capacidade máxima de 250 kN,
servo-controlada, dotada de software TESTWORKS 4 e programas
de controle para ensaios de fadiga de alto ciclo. Essa máquina, por
meio de controle de tensões, é capaz de manter a amplitude de
deformações elásticas do ensaio de alto ciclo rigorosamente
controlada.
Tratamentos térmicos
Os tratamentos térmicos foram realizados em um
forno tipo poço, sendo que a têmpera foi realizada
a 860ºC e o revenimento a 300ºC, ambos durante
1 hora, a vácuo, com resfriamento em óleo.
Equação de Basquin-Morrow:
σa=
Ciclo de amplitude
constante e representação
das tensões máxima (σmáx),
mínima (σmín), média (σm)
e amplitude de tensão (σa).
b
(σf’-σm).(2Nf)
σf’ : Coeficiente de resistência a fadiga
b: Coeficiente de Basquin
Nf : Número de ciclos até a fratura
Resultados e discussão
Ensaios de Tração
Módulo de
Elasticidade
GPa
Limite de
Escoamento
MPa
Limite de
Resistência
MPa
Limite Real
de Ruptura
MPa
Along. Total
em 50mm
%
Redução
de Área
%
205  4
1085  27
1891  30
2779  49
10,3  3,3
44,4  2,8
Ensaios de Fadiga
Conclusões:
 O material ensaiado apresentou grande sensibilidade à
concentradores de tensão.
 Os valores obtidos para os parâmetros de fadiga da
equação de Basquin-Morrow são:
σf’= 5678 MPa e b=-0,215
 Os valores de tensão média não influem nos resultados
dos ensaios de fadiga.
 Os valores do limite de ruptura obtidos dos ensaios de
tração não são equivalentes com os valores do coeficiente
de resistência à fadiga, como na maioria dos materiais
metálicos.
 σf’ e b obtidos experimentalmente são diferentes se
comparados com os valores encontrados em referências
bibliográficas, devido a empenamento e conseqüentes
tensões residuais nos corpos-de-prova estudados.
Agradecimentos:
 Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica ao aluno Ronnie Mikio Shibata
 Aos técnicos do LabMat (Marcos O. Gentil, Antônio M. Mirom, Romildo de Freitas, Arnaldo Raymundo ) e a Aline Szabo Ponce pela ajuda na execução dos ensaios.