FACULDADE DE ENGENHARIA INDUSTRIAL
da Fundação de Ciências Aplicadas
Departamento de Mecânica, Laboratório de Materiais
http://welcome.to/LabMat-FEI
VIDA EM FADIGA DE AÇO ARBL COM ESTRUTURA
BIFÁSICA FERRITA-MARTENSITA
LIBERTO, R.C.N 1
MAGNABOSCO, R 2
[email protected]
[email protected]
1Aluno
de graduação do curso de engenharia da FEI
2Professor do Departamento de mecânica da FEI (orientador)
Objetivos
O presente projeto de pesquisa tem como objetivo caracterizar a vida em
fadiga do aço ARBL de estrutura ferrita-martensita, analisando as variáveis de
ensaio que vai ser controlado por amplitude de tensão. Estas variáveis vão ser
necessárias para a definição da equação de Basquin-Morrow.
Material
A composição química do aço ARBL de estrutura ferrita-martensita está
descrita na tabela abaixo.
C
0,11
Si
0,3
% massa
Mn
Al
1,11 0,038
P
0,017
S
0,014
Os resultados do ensaio de fadiga permitiram obter o valor de f ’ igual a
2380 MPa. Comparando o valor obtido de f com o valor da tensão real de
ruptura deste material, nota-se uma grande diferença, o que elimina a hipótese
de considerar o coeficiente de resistência à fadiga como a tensão real de
ruptura. Ainda pode-se obter valor do expoente de Basquin b, como -0,168.
Assim a equação de Basquin-Morrow para este aço é:
a = (2380 - m).(2.Nf
-0.168
)
Para que se possa mostrar todo os ensaios, realizados em tensões médias
e amplitudes de tensão diferentes, foi feita adaptações na equação de BasquinMorrow, gerando a equação : a / (2380 -m) = (2.Nf)-0.168. Assim os ensaios
podem ser vistos no gráfico abaixo:
m
Os corpos de prova foram retirados de chapas orientadas paralelamente
ao sentido de laminação das chapas. A figura abaixo mostra o corpo de prova
utilizado nos ensaios.
4
mm
Métodos
Foram realizados ensaios de tração para determinar a ductilidade e a
resistência mecânica do material. Alguns ensaios de fadiga foram conduzidos
mantendo-se a tensão média e variando-se as tensões máximas e mínimas, com
intuito de determinar o valor de f ’ e b. Outros ensaios foram realizados
variando-se as cargas máxima e mínima com valores de tensão média e
amplitude de tensões de forma a obter os valores de vida em fadiga do referido
material, com R diferentes, avaliando com estes resultados a validade do valor
do expoente de Basquin e do coeficiente de resistência a fadiga.
Resultados e discussão
Os resultados do ensaio de tração, estão na tabela abaixo:
Conclusões:
 Os resultados mostrados no gráfico acima mostram variação dos resultados
obtidos nos ensaios, provavelmente causadas por problemas no acabamento
superficial e raios deslocados nos corpos-de-prova, como mostra a figura
abaixo, o que pode ter provocado concentrações de tensão nesta região, já que
todas as trincas apareceram nesta região dos corpos de prova.
 Deve-se realizar mais ensaios de modo a verificar se os valores de b e f´ que
foram determinados são confiáveis, diminuindo a dispersão encontrada.
Direção de laminação
Agradecimentos:
 À FEI-FCA pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsas de iniciação científica ao aluno Rodrigo Cesar N. Liberto.
 Aos técnicos do LabMat, Antônio M. Miron, Hamilton O. Silva, Marcos O. Gentil e Romildo de Freitas, pelo apoio nas atividades experimentais realizadas