Previsão da vida em fadiga de aços
inoxidáveis dúplex SAF 2205 e SAF 2507.
AUTOR: GUSTAVO HENRIQUE BOLOGNESI DONATO
e-mail: [email protected]
www.fei.edu.br
Orientador:Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco
e-mail: [email protected]
Departamento de engenharia mecânica.
Objetivos
Resultados e discussão:
Tração 2205- Engenharia
800
Tensão de engenharia..
700
600
500
400
300
200
100
0
Micrografia 1: Amostra transversal
SAF 2205 solubilizado. Nota-se ferrita
(escura-49%) e austenita (clara-51%).
Ataque:Behara modificado.
0
Micrografia 2: Amostra longitudinal
SAF 2205 solubilizado. Nota-se ferrita
(escura-47%) e austenita (clara-53%).
Ataque:Behara modificado.
600
400
200
Mo
N
C
Mn
Si
P
S
bal.
SAF2205
22,21
5,40
3,15
0,178
0,015
0,76
0,45
0,020
0,005
Fe
0,26
0,017
0,001
Fe
Caracterização microestrutural:
Amostras de secções transversais e longitudinais sofreram
preparação metalográfica, composta de lixamento (granulações
#220, #320 e #500) e polimento (pasta de diamante de 6 m, 3 m,
e 1 m) conduzidos em politriz automática Struers Abramin (figura
1). Na seqüência as amostras sofreram análise da fração
volumétrica de ferrita em ferritoscópio Fischer (figura 2) e análise da
fração volumétrica das fases ferrita e austenita após ataque de
Behara modificado em microscópio LEICA DMLM (figura 3).
Figura 2: Ferritoscópio Fischer.
179±6
532±10
767±8
0.2
0.3
0.4
0.5
Deformação de engenharia
Gráfico 2: tração de engenharia SAF 2507.
~
~
σf (MPa) AT25mm(%) Estricção(%)
f(%)
f(MPa)
1,84±0,01
3502±2
SAF 2507 Tabela
1981:
613±3
862±3
489±4
55,58±1,45
75,40±1,11
±1
propriedades mecânicas encontradas para as ligas SAF 2205 e SAF 2507.
1,40±0,01
389±5
58,54±2,83
84,14±1,22
Comportamento monotônico quanto a Ramberg-Osgood:
0, 067
~
  
~
 


198000  904
750
~
650
600
550
0,056
y = 748x
2
R = 0,9777
500
700
450
650
y = 904x 0,067
R2 = 0,9781
600
550
500
400
~
350
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
Deformação real plástica
0,03
0, 056
~
  
~ 


179000  748
Gráfico 3: tensão real x deformação plástica real SAF 2205.
450
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
Figura 5: Máquina universal de
ensaios MTS capacidade 250KN.
Figura 3: Microscópio LEICA
DMLM e analisador de imagens
LEICA Q500/W.
σf’=895MPa b=-0,0572
Plástica
εf’=0,2933
c=-0,4952
Elástica
total
calculada segundo  atotal   ae   ap
Potência (Plástica)
Gráfico 4: tensão real x deformação plástica real SAF 2507.
580
0,0100
 ap  0,2933.(2.Nf ) 0, 4952
y = 1200,8x0,1655
2
R = 0,9946
570
tensão real (MPa)...
0,1000
560
Monotônica
550
540
530
 ae  0,005.(2.Nf ) 0,0572
Cíclica
520
0,0010
100
1000
Número de ciclos até a fratura.
Gráfico 5: deformação x número de ciclos SAF 2205.
10000
510
0,0040
0,0060
~ 
~
0 ,1655
 ~ 


179000  1201 
0,0080
0,0100
0,0120
deformação real (mm/mm)
Gráfico 6: tensão real x deformação real SAF 2205.
Conclusões:
 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;
 o comportamento da liga SAF 2205 sob fadiga é estável e
apresenta comportamento misto com posterior endurecimento
cíclico, porém nota-se não ser possível aproximar os valores dos
coeficientes de resistência e ductilidade a fadiga através da
extrapolação de dados monotônicos.
Figura 6: Lupa estereoscópica
acoplada à MTS.
 realização de mais três ensaios de fadiga em cada ponto aferido para a
liga SAF 2205;
 realização dos ensaios de fadiga de baixo ciclo para a liga SAF 2507;
 elaboração do relatório final e fechamento do projeto de pesquisa.
Agradecimentos:




0,03
Deformação plástica real
Próximas etapas:
Figura 4: Corpos de prova para
ensaios mecânicos.
0.6
Comportamento quanto a Fadiga:
Corpos-de-prova (figura 4) para ensaios mecânicos de tração
e fadiga foram usinados segundo norma ASTM E-606-92 em torno
CNC e sofreram posterior lixamento (granulações #220, #320, #500
e #1200) seguido de polimento (pasta de diamante 6 m, 3 m, e 1
m). A aferição da rugosidade superficial foi realizada em
rugosímetro Mitutoyo padrão e apresentou médias de 0,030μm,
inclusive bastante abaixo das condições especificadas em norma.
Os ensaios de tração e de fadiga foram realizados na máquina
universal de ensaios MTS com capacidade de 250KN (figuras 5 e
6). Os ensaios de fadiga de baixo ciclo são controlados por
deformação e são realizados com deformação média zero, sofrendo
variações nas amplitudes de deformação para a caracterização de
ambos os materiais quando em solicitações cíclicas.
Figura 1: Politriz automática
Struers Abramin.
E(GPa)
σLR
(MPa)
0.1
4807±9
Deformação(mm/mm)..
Caracterização mecânica:
Micrografia 3: Amostra longitudinal
SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita
(escura-47,8%) e austenita (clara52,2%). Ataque:Behara modificado.
σLE
(MPa)
SAF 2205
Tensão real(Mpa)..
0,43
Micrografia 4: Amostra transversal
SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita
(escura-50%) e austenita (clara-50%).
Ataque:Behara modificado.
Tensão real
Ni
0,015
0.6
800
0
Cr
0,263
0.5
0
Material
3,79
0.4
1000
Composição química média (%massa):
6,91
0.3
Tração 2507 - Engenharia
Material em estudo: Aços inoxidáveis SAF 2205 e SAF 2507.
24,95
0.2
Gráfico 1: tração de engenharia SAF 2205.
Materiais e métodos
SAF 2507
0.1
Deformação de engenharia
Tensão de engenharia
O objetivo deste trabalho é a previsão da vida em fadiga de
aços inoxidáveis dúplex SAF 2205 e SAF 2507. O estudo principal é
a tomada de dados em ensaios de fadiga de baixo ciclo, verificandose a influência das variáveis de ensaio e da microestrutura no
comportamento mecânico. Com isso, visa-se elaborar curvas tensãodeformação cíclicas e determinar os coeficientes de resistência e
ductilidade a fadiga, os expoentes de Basquim (b), de Coffin (c), além
dos coeficientes e expoentes de encruamento monotônicos e cíclicos
da equação de Ramberg-Osgood. Adicionalmente, visa-se realizar a
caracterização microestrutural e mecânica das ligas em estudo.
Caracterização mecânico-estrutural:
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.