y = 1200,8x0,1655

R2 = 0,9946

510

520

530

540

550

560

570

580

0,0040 0,0060 0,0080 0,0100 0,0120

deformação real (mm/mm)

ten

são

rea

l (M

Pa)

...

0,0010

0,0100

0,1000

100 1000 10000

Número de ciclos até a fratura.

Defo

rmação

(mm

/mm

)..

PlásticaElásticatotalcalculada segundoPotência (Plástica)

Previsão da vida em fadiga de aços inoxidáveis dúplex SAF 2205 e SAF 2507.

AUTOR: GUSTAVO HENRIQUE BOLOGNESI DONATOe-mail: gugadonato@hotmail.com

Orientador:Prof. Dr. Rodrigo Magnaboscoe-mail: rodrmagn@fei.edu.br

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.

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.

www.fei.edu.br

Departamento de engenharia mecânica.

Próximas etapas: 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.

Objetivos

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, verificando-se a influência das variáveis de ensaio e da microestrutura no comportamento mecânico. Com isso, visa-se elaborar curvas tensão-deformação 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 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 1: Politriz automática Struers Abramin.

Material Cr Ni 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

SAF 2507 24,95 6,91 3,79 0,263 0,015 0,43 0,26 0,017 0,001 Fe

Figura 3: Microscópio LEICA DMLM e analisador de imagens

LEICA Q500/W.

Figura 2: Ferritoscópio Fischer.

Figura 4: Corpos de prova para ensaios mecânicos.

Figura 6: Lupa estereoscópica acoplada à MTS.

Figura 5: Máquina universal de ensaios MTS capacidade 250KN.

Caracterização mecânica:

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.

Materiais e métodosMaterial em estudo: Aços inoxidáveis SAF 2205 e SAF 2507.Composição química média (%massa):

Resultados e discussão:Caracterização mecânico-estrutural:

Micrografia 1: Amostra transversal SAF 2205 solubilizado. Nota-se ferrita (escura-49%) e austenita (clara-51%).

Ataque:Behara modificado.

Micrografia 2: Amostra longitudinal SAF 2205 solubilizado. Nota-se ferrita (escura-47%) e austenita (clara-53%).

Ataque:Behara modificado.

Micrografia 3: Amostra longitudinal SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita

(escura-47,8%) e austenita (clara-52,2%). Ataque:Behara modificado.

Micrografia 4: Amostra transversal SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita (escura-50%) e austenita (clara-50%).

Ataque:Behara modificado.

Gráfico 1: tração de engenharia SAF 2205.

Gráfico 2: tração de engenharia SAF 2507.

Comportamento monotônico quanto a Ramberg-Osgood:

y = 748x0,056

R2 = 0,9777

350

400

450

500

550

600

650

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Deformação real plástica

Ten

são

rea

l(M

pa)

..

y = 904x0,067

R2 = 0,9781

450

500

550

600

650

700

750

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Deformação plástica real

Tens

ão r

eal

067,0

904

~

198000

~~

056,0

748

~

179000

~~

Comportamento quanto a Fadiga:

E(GPa) σLE (MPa) σLR (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

SAF 2507 198±1 613±3 862±3 489±4 55,58±1,45 75,40±1,11 3502±2 1,40±0,01

Tabela 1: propriedades mecânicas encontradas para as ligas SAF 2205 e SAF 2507.

0572,0).2.(005,0 Nfea

4952,0).2.(2933,0 Nfpa

pa

ea

totala

Gráfico 3: tensão real x deformação plástica real SAF

2205.Gráfico 4: tensão real x deformação plástica real SAF

2507.

Gráfico 5: deformação x número de ciclos SAF 2205. Gráfico 6: tensão real x deformação real SAF 2205.

Cíclica

Monotônica

1655,0

1201

~

179000

~~

σf’=895MPa b=-0,0572

εf’=0,2933 c=-0,4952

~ ~

Tração 2205- Engenharia

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Deformação de engenharia

Te

ns

ão

de

en

ge

nh

ari

a..

Tração 2507 - Engenharia

0

200

400

600

800

1000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Deformação de engenharia

Tens

ão d

e en

genh

aria