ENSAIO DE TENACIDADE À FRATURA

Prof. Carlos Triveño Rios

ENSAIOS MECÂNICOS – AULA-10

INTRODUINTRODUÇÇÃO AO ENSAIO DE TENACIDADE ÃO AO ENSAIO DE TENACIDADE ÀÀ FRATURA, FRATURA, KKcc

Os ensaios de impacto, fornecem apenas dados qualitativos. Não fornece dados adequados para realizar projetos de máquinas com materiais adequados que contenham defeitos ou trincas. Isso é obtido através da mecânica à fratura que estuda a tenacidade à fratura.

Principal utilidade da mecânica à fratura É caracterizar a fratura frágil de materiais normalmente dúcteis, que podem sofrer falha catastrófica abaixo do seu limite de escoamento, devido ao efeito de concentração de tensão de defeitos estruturais.

Objetivo: Antecipação e prevenção de falhas estruturais Engenheiros.

A mecânica à fratura, analisa falhas de materiais estruturais com defeitos preexistentes

Kc

Níveis de

tensão-Presença de defeitos e trincas e mecanismos de propagação de trina,

a

A mecânica à fratura permite quantificar as relações entre: propriedades do material, níveis de tensão, presença de falhas ou defeitos que produzem trincas e mecanismos de propagação de trincas.

O ensaio de tenacidade à fratura permite compreender o comportamento de materiais que apresentam trincas, ou outros defeitos internos de pequena dimensão, pela análise da máxima tensão que um material pode suportar na presença desses defeitos.

A Tenacidade à fratura é uma propriedade empírica do material que é determinado por um ou por vários métodos de ensaios padronizados de tenacidade à fratura.

Irregularidades: Perturbam o campo de tensão de um componente, amplificando o mesmo em suas proximidades.–Podem ser defeitos: microscópicos ou macroscópicos, como: vazios, riscos, entalhes, cantos vivos, mudanças de seção em componente de grandes estruturas.

Concentradores de Tensão Concentradores de Tensão definido como:definido como:

O efeito de um fator de concentração é mais significativo em materiais frágeis do que em materiais dúcteis.

Em material dúctil, a deformação plástica acontece quando a tensão máxima excede o limite de escoamento A Distribuição das tensões é + uniforme na vizinhanças do fator de concentrador de tensões.

Em material frágil, isto não acontece.

Entalhes: São mudanças abruptas na geometria de um componente. É necessário considerá-los para desenho de projetos de componentes na prevenção de falhas.

defeito σ

σ

σ

σ

Distribuição de tensão Normal

Perturbação de tensão Normal

Amplificação da tensão para um máximo, σmáx,no extremo do entalhe

Efeito da Concentração e Distribuição de Tensão

Efeito de um entalhe sobre o campo de tensões de um componente submetido à tração.

O efeito do fator de concentração de tensão é mais significativo em materiais frágeis do que em materiais dúcteis,

As tensões de falha são mais altas,Não ocorre redistribuição de tensão e

o valor do concentrador de tensão serápróximo ao valor teórico E/10, necessário para romper as forças de ligação atômica.

Exibem pouca ou nenhuma sensibilidade ao tamanho da falha inicial.

A deformação plástica acontece: σmáx > σeOcorre redistribuição de tensão na ponta da

trinca. E ocorre endurecimento local por deformação (encruamento). Ou seja, não se desenvolve totalmente o fator de concentrador de tensão teórico,

Requere muito mais energia para propagação do defeito que em materiais frágeis,

defeito σ

σ

σ

σ

Frágil Dúctil

Materiais DúcteisMateriais Frágeis

Resistência coesiva teórica de um material frágil = E/10 (para manter junto os átomos)Experimentalmente, essa resistência cai para: E/100 a E/10000. Devido à presença de

falhas microscópicas que amplificam a tensão local e produzem um concentrador de tensão.

ρt

x – x’2a

σo

σo

a

Posição ao longo de x – x’x x’

σo

σmáx

Tens

ão

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

2/1

21t

omáxaρ

σσ

Concentrador de Tensão, KConcentrador de Tensão, KAssume a forma de uma trinca elipsoidal de

comprimento 2a. Sendo sua tensão local de:ρt = raio de curvatura da ponta da trinca,a = comprimento da trinca na superfície e/ou a metade do comprimento de uma trinca interna.σo = tensão aplicada nominal,σm = σmáx= tensão amplificada na ponta da trinca.

Se (a/ρt) é muito grande, e ainda, se a trinca é comprida e fina, a equação se torna:

Fator: Concentrador de Tensão, denominado como: K = σmáx/σo :

Furo elíptico em chapa

Distribuição de Tensões

K = σmáx/σo: Fator Concentrador de Tensão em função da geometria

do material.

K

Aumento de w/h

raio de concordância mais agudo

raio de concordância

-Grandes K Promovem falha (K >>3)-Evitar Cantos Agudos Promovem falha

2/1

2 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

tomáx

aρ

σσ

2/1

2 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

t

aKρ

Intensidade de Tensão,

σe

Para regiões mais distantes da ponta da trinca, observa-se um estado uniaxial de tensões, podendo-se considerar σx e σz nulos, restando apenas σy.

Para regiões mais próximas da ponta da trinca, tem-se um estado triaxialde tensões, como observado na figura:.

)(...2

θπ

σ yy fr

K=

r = distancia do ponto de análise até a ponta da trinca,θ = ângulo formado entre o ponto analisado e a origem do sistema

σx e σy podem ser determinados por métodos analíticos. Entretanto, σz é mais dificultado, pode ser ou não nula em função da espessura do corpo, levando:-Estado plano de tensões (σz = 0); em estruturas onde uma dimensão (espessura) é muito menor que as outras duas, e sobre ela atuam unicamente cargas contidas em seu plano médio.-Estado plano de deformações (εz = 0); em estruturas onde uma de suas dimensões é muito maior do que as outras duas; e sobre ela atuam unicamente cargas uniformemente distribuídas ao longo de seu comprimento (Neste caso, cria-se uma triaxialidade de tensões).

DistribuiDistribuiçção de Tensões ão de Tensões

)(...2

θπ

σ xx fr

K=

)(...2

θπ

τ xyxy fr

K=

Exemplo 1:Uma placa de vidro contém uma trinca superficial em escala atômica (considere que o raio da ponta da trinca é aproximadamente igual ao diâmetro de um íon de O2-). Dado que a trinca tem 1μm de extensão e a resistência teórica do vidro sem defeitos é 7,0 GP, calcule a resistência àFratura da chapa. Considerar raio do íon de O2- = 0,132nm.

σo =σm.(ρt/a)1/2/2

ρt = 2rO2- = 2 (0,132nm) = 0,264nm = 0,264x109 m

a = 1μm = 1,0x10-6 mσm = 7,0 GPa = 7,0x109 Pa resistência teórica sem defeitoσo = resistência à fratura da chapa = ?

Substituindo valores temos:

σo = 57MPa

O Critério de Griffith

Griffith propus que uma trinca existente com comprimento 2a, se propagará quando a liberação de energia de deformação elástica deve ser no mínimo igual àenergia requerida para criar novas superfícies de trinca, ou seja, deve envolver:

-energia de deformação superficial elástica, γs, e/ou,-energia de deformação plástica, γp .

σc =(2E. γs/π.a)1/2Em material frágil para espessura, t, desprezível: Sem deformação plástica em função do defeito, a.

σc =(2E.(γs+ γp)/π.a)1/2Em materiais que experimentam alguma deformação plástica (como metais e polímeros):

G = 2(γs+ γp) = π.σ2.a/EPara que ocorra propagação da trinca em material especifico: G = π.σc

2.a/E

-A Taxa de liberação de energia de deformação, G, é dado por:

Tensão Crítica, σc, exigida para propagação da trinca:

σc =(2E. γs/π.a (1-ν))1/2Em material frágil para espessura, t, não-desprezível (espessura grande quando comparado à trinca):

∴ A tensão critica, σc, para propagação da trinca, é dado por: σc = (EG/πa)1/2

∴ A condição critica para que a trinca se propague e cause falha total équando, G excede um valor critico Gc.

A taxa de liberação de energia de deformação crítico, Gc, pode ser medido quando é relacionado ao fator de intensificação de tensão, K, através da equação: E

G )1( υ−=

2

CK

Analisa a tensão para uma placa semi-infinita, contendo uma trinca elíptica.

Exemplo 2. Uma placa relativamente grande de um vidro é submetida a uma tensão de tração de 40MPa. Se a energia de superfície específica e o modulo de elasticidade para este vidro são de 0,3 J/m2 e 69GPa, respectivamente, determine o comprimento máximo de um defeito de superfície que é possível existir sem que ocorra uma fratura no material.

σ =(2E. γs/π.a)1/2

a = 2Eγs/π.σ2

a = (2)(69x109N/m2)(0,3N/m)/π(40x106N/m2)2

a = 8.2x10-6 m = 8,2 μm

Dados:

σut = σ = 40MPa = 40x106 N/m2

γs = 0,3 J/m2 = 0,3 N/m

E = 69 GPa = 69x109 N/m2

Substituindo:

1J = 1N.m1GPa = 1N/m2

O modo I, é encontrado na maioria dos casos da engenharia, e é utilizando sob a hipóteses de comportamento linearmente elástico (hookeano). Um aumento de resistência a este modo melhora também os demais modos.

A superposição de modos pode ser usada em casos mais gerais.

Modos de Fratura devido ao fator de intensidade da Tensão, KModos de Fratura devido ao fator de intensidade da Tensão, K

A distribuição de tensão na ponta da trinca depende sobre como a trinca esta sendo entendida ou prolongada.

A superfície de trinca se afasta por abertura

ou por tração

As superfícies de trinca escorregam um sobre outro em direção perpendicular à

ferramenta

As superfícies de trinca se movem relativamente um em

relação ao outro de forma paralela à ferramenta.

O fator de intensidade da tensão, K,K, é determinado por ensaios em amostras simples e quando submetidos a diferentes modos de carregamento envolvem três modos de deslocamento da superfície da trincas.

K = Y.σ.(π.a)1/2

Tenacidade à Fratura em Deformação Plana Modo I:

AnAnáálise das Tensões nas Trincas lise das Tensões nas Trincas Tenacidade Tenacidade àà FraturaFratura

A tenacidade á fratura no modo k-um-c (deformação plana modo I), KIc, é um valor crítico do fator de intensidade de tensões numa ponta de trinca necessário para produzir uma falha catastrófica sob uma carga uniaxial simples. Entretanto, muitos detalhes de projetos estruturais de engenharia são estudados através de KIc.

Y é um parâmetro adimensional que depende do tamanho e da geometria da trinca e da amostra, geralmente assume valores de 1.

Tenacidade à fratura, Kc, É uma propriedade dos materiais que indica a resistência de um material à fratura frágil quando uma trinca de tamanho critico esta presente. Depende da geometria onde esta localizada a trinca, tal como: W, B e Y.

Fator de intensificação de tensões, K, quando écrítico, torna-se Tenacidade à fratura, Kc

KIc = Y.σ.(π.a)1/2

Kc = Y(a/W).σc.(π.a)1/2

σ

WW/2

2a

σ

B

Para que ocorra fratura a tensão aplicada deve exceder um valor crítico, σc.

Unidades: KIc = MPa. m1/2

EG )1( υ−

=2Ic

ICK A taxa de liberação de energia de deformação, G, no Modo I, é dado por:

Para determinar o fator de intensidade de tensão, KK, para o projeto, e comparar com valores de KIC, por ensaios normalizados (ASTM E399):

Utiliza-se o gráfico de projeto da tensão máxima admissível em função do tamanho do defeito ou da trinca , a.

Relação Tensão Admissível (σ) x Comprimento da Trinca (a)

σ

a

K > KIc

K < KIc Kic= K

Ocorre propagação da trinca induzida pela trinca

Não há propagação da trinca

σe tensão de escoamento

acrítico

-Para amostras mais grossas: Kc se torna independente da espessura B da amostra,

-Valores de KIc são relativamente grandes para materiais dúcteis.-Valores de KIc são baixos para materiais frágeis (São vulneráveis à falha catastróficas)-KIc ↓↓ com aumento da taxa de deformação, e diminuição da temperatura-KIc aumenta com o refino de grão e com aumento da temperatura.

-KIc é a tenacidade à fratura normalmente citada quando; KIC < Kc

-Para placa de largura infinita, Y(a/W) = 1,0 ; -Para placa de largura semi-infinita com trinca de aresta e comprimento, a, Y(a/W) = 1,1;-Para amostras relativamente finas, Kc depende da espessura B da amostra: Kc↓ com ↑ B.

O parâmetro adimensional Y depende tanto do tamanho como das geometria da trinca.

KIc = Y.σ.(π.a)1/2

-Experimentalmente, foi verificado que em condições de deformação plana: B ≥ 2,5(KIc/σe)

ayK Ic

..max πσ = Máxima tensão admissível em função

do comprimento da trinca

Valores Típicos de Tenacidade à fratura (KIc) a temperatura ambiente para diferentes materiais.

2

13

20,5

31-2,6

0,3-0,51

Polietileno-Alta resisten.

-Baixa resiste.-Polipropileno

-Poliestireno-Poliésteres

-Poliamidas-Policarbonatos

-Epóxi

9

1

3-53

0,23

4-50,7-0,8

-zircônia parcialmente estabilizada-porcelana elétrica

-alumina-magnésia

-cimento/concreto-SiC

-Si3N4

-Vidro de soda

14051

204-214170

50-1546-20

100-3504

23-4555-115

-Aço carbono-Aço com médio teor de Carbono,-Aços de rotor (Discalloy)-Aços de Vaso Pressão-Aços de alta resistência-Ferro Fundido-Metais dúcteis (Al,Cu,Ni)-Be (metal frágil)-Ligas de alumínio (alta e baixa resistência)-Ligas de titanio (Ti-6Al-4V)

KIC (MPa√m)

PolímeroKIC MPa√m

Cerâmica ou VidroKIC MPa√m

Metal ou LigaMATERIAL

DeterminaDeterminaçção da Tenacidade ão da Tenacidade àà Fratura e Respectivos EnsaiosFratura e Respectivos Ensaios

i) Tenacidade à Fratura em Deformação Plana, KIc:

Mecânica à Fratura Linear Elástica (KIc, Kc): Estuda a propagação instável da trinca, em modo de fratura frágil, que apresenta pequena deformação plástica na região próxima da ponta da trinca.

ii) Tenacidade à Fratura em Tensão Plana KKcc::

Muito útil quando se trabalha com materiais de resistência muito alta.

Exibem fratura frágil, é independente da espessura.

-Integral-J, JIC: permite estimar a tenacidade à fratura próxima ao inicio de crescimento estável da trinca Usado para materiais de resistência mais baixa.

Exibem pequena quantidade de deformação plástica antes da falha.

-CTOD (crack tip opening displacement): Distância entre as duas superfícies da trinca, medida na ponta da trinca Usado para materiais de baixa resistência (σo < 1400 MPa)Exibem pequena quantidade de deformação plástica antes da falha.

A Mecânica à Fratura pode ser estudada em função do comportamento do material e da análise de Mecânica à Fratura Elástico Linear (MFEL).

-Curva - R: permite determinar a resistência á fratura para materiais que apresentam propagação de trinca estável e lenta.

É dependente da espessura e das propriedades do material (Herzteberg – Mecânica à fratura, e ASTM E813).

Tenacidade àfratura em

tensão plana

Tenacidade àfratura em

deformação plana

Valor mínimo - Fator de segurança em projetos

Tena

cida

de à

frat

ura,

Kc

Espessura, B

Estado plano de tensões

Ensaio de Tenacidade à Fratura em Deformação Plana, KIc

O ensaio de tenacidade à fratura permite compreender o comportamento de materiais que apresentam trincas ou defeitos internos de pequena dimensão, pela máxima tensão que um material pode suportar na presença desses defeitos.

Geralmente para materiais metálicos. Porém, também são adaptados para materiais não metálicos (cerâmicos) com ou sem modificações.Preparação dos Corpos de Prova para determinar, KIc:-O ensaio envolve o teste de um CP entalhado, tendo uma pré-trinca, causada por fadiga e solicitado a tensões de carregamento em tração ou flexão.Corpos de prova: Segundo procedimento de ensaio especificado na ASTM E399.

1ro. determinar as dimensões críticas do corpo de prova. Caso não se tenha disponível o valor de KIc na literatura, deve-se estimar. 2do. seleção do corpo de prova, dentre os vários tipos disponíveis.

C. P. para ensaios de KIC por Flexão C. P. para ensaios de KIC por Tração

a) C.P. entalhe simples para flexão em três pontos.b) C.P. em amostra compacta por tração + utilizados.c) C.P. em forma de arco, usado para geometrias cilíndricas (como; vasos de pressão e tubulações).e) C.P. de chapas em forma de disco, DC(T): usado em corpos de prova usinados a partir de blankscirculares.d) C.P. em forma de arco, A(B) para flexão em três pontos

Entalhes são construídos geralmente por usinagem.Pré-trinca é uma extensão do entalhe, realizada por fadiga.

-Deve propagar-se pelo menos 0,05W à frente do entalhe.-Objetivo: eliminar qualquer efeito de geometria ou encruamento introduzido na realização do entalhe.

Entalhe em chevron: tem várias vantagens comparado com o entalhe em linha reta (Direto);

-mantém a trinca plana e assegura que ela se estenda bem além da raiz do entalhe (0,05 W).

-a usinagem é mais simples (por aplainamento), enquanto que o entalhe em linha reta deve ser usinado por fresamentoou eletro-erosão, para produzir um raio de fundo mais agudo e mais uniforme possível.

Para C.P de juntas soldadas, o entalhe chevron é a mais recomendável, em soldas sem alívio de tensões.

Preparação do Entalhe e Pré-trinca

Geometria do entalhe para corpos de prova de KIC

Objetivo do entalhe: simular um plano de trinca ideal com raio essencialmente nulo. A profundidade do entalhe, a, deve ser de, no máximo, 0,45W a 0,55W.

COPO DE PROVA

EntalhePré-trinca

Pré-trincaa = 0,45 a 0,55W

Trinca iniciado por Fadiga

Entalhe por usinagem

Ciclagem de Fadiga

N = W/16

Condições de carga/Superfície de fratura:Carga em função do deslocamento

Modos de falhas: Região A: Região de pré-trinca de fadiga, produzida por carregamento cíclico com variação de tensão máxima e mínima de -1 e +0,1, para um número de ciclos usualmente entre 104 e 106.Região B: Região de instabilidade transição entre a pré-trinca e a ruptura instantânea (“pop-in”) Região C: Região de crescimento instantâneo de trinca/fraturaConsiderações finais:

Após a fratura do material, devem realizar-se medidas do comprimento da pré-trinca em três diferentes posições, extraindo-se um valor médio para ser utilizado nos cálculos.

A aparência da fratura também pode dar informações sobre o comportamento dos materiais ensaiados.

A taxa de carregamento, deve ser rápido, porém não dinâmico, para não ser afetado por meios corrosivos,

A taxa de carregamento, em ensaio de flexão, deve aumentar o fator de intensidade de tensões, KIC, na faixa de 0,55 a 2,75 MPa√m /s.

Detalhe do cálculo da taxa de carregamento é encontrado na norma ASTM E399. Antes do ensaio, devem ser medidos os valores de B, S, e W . Após o ensaio, o valor de a0 deve ser medido, com o corpo de prova fraturado,

em nove pontos igualmente espaçados ao longo da espessura do corpo de prova. O registro do ensaio: Gráfico: carga (P) versus deslocamento da abertura (ν).

Execução do Ensaio, para determinar KIc

Objetivo do ensaio:-Determinar a tenacidade à fratura aparente, KQ:

Estabelece-se, que: KQ = KIC

Comprimento Útil

Extensometro

Corpo de Prova

Base de fixação do ensaio

P

P

νEnsaio de Flexão de 3 pontos

Ensaio de tração

PQ é obtido de gráficos.

Gráfico: relaciona carga aplicada (P) e deslocamento da abertura do entalhe (ν), pode mostrar 03 resultados do tipo I, II e III.

Validação do Valor, KIC ou do Ensaio

-No gráfico tipo I: Constrói-se uma reta secante defasada 5% desde a origem à reta linear da curva. Corresponde ≈2% de aumento no comprimento da trinca para ensaios de tração e de flexão. -Determina-se a carga de interseção Ps que seráigual a PQ, usada para determinar a tenacidade aparente KQ na equação:

KIC = Y.σ.(π.a)1/2

Neste caso: KQ = KIC

-No Gráfico tipo II e III: (similar ao tipo I), Existem cargas maiores que PS Então, assume-se que a carga máxima será PQ.-Se a relação: Pmax/PQ > 1,1; as condições são aceitáveis KQ é representativo de KIc-Caso contrário, deve-se ensaiar um CP maior ou com entalhe mais severo, para validar o ensaio.

2

e

IcK2,5. (a) e )Bou ( ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛≥

σt

-Para que o ensaio possa ter validade, ainda érecomendado que se obedeça a relação:

Aplica-se a Equação: Tenacidade à Fratura em Deformação Plana

Desvio secante de

5%

PQ carga aparente,PS carga secante.

Valida o valor da tenacidade à fratura, KIc,em deformação plana para fratura frágil com presença de entalhe.

P

PQ = PS PQ > PS

PQ > Pmáx

Exemplo 3: 2 CP idênticos foram preparados tendo como material aço-carbono 4340, temperado em 260 e 425ºC. Adotaram-se como espessura dos CP (t=1 cm) e comprimento da trinca (2a=4cm). Se os CP forem ensaiados em tenacidade à fratura para deformação plana, essas características dimensionais de espessura e comprimento da trinca seriam validas para o ensaio??:

Da equação:2

e

IcK2,5. (a) e )( ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛≥

σt

A) Para o caso do aço 4340 temperado a 260ºC:2

1640502,5. (a) e )( ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛≥t a ≥ 0,002 m

Como t = 0,01m e a = 0,04m são maiores que 0,002, essa condição é valida para o aço 4340 temperado a 260ºC.

2

162087,42,5. (a) e )( ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛≥t a ≥ 0,009 m

Como: t = 0,01m e a = 0,04m são maiores que 0,009, essa condição, também é valida.

Usar KIc = 50 e 87,4 MPa.√m e σe = 1640 e 1420 MPa, respectivamente para os aços 4340 temperados em 260 e 425ºC.

B) Para o caso do aço 4340 temperado a 425ºC:

Solução

Projeto de Componentes Mecânicos Baseado na Teoria da Mecânica da Fratura

No projeto de um componente, devem avaliar-se 03 variáveis:

KIc tenacidade à fratura que é baseado na seleção de materiaisσ Estado de tensão impostoa dimensões e configuração da trinca

KIc = Y.σ.(π.a)1/2

-deve-se decidir quais variáveis serão fixadas ou limitadas,-quais variáveis poderão sofrer mudanças, e, ou sujeitas ao controle do projeto,-Seleção adequada de um material que deva resistir ambientes agressivos ou que deva apresentar uma baixa massa especifica. Alumínio. Neste caso, fixa-se KIc e os parâmetros são limitantes para o projeto.

-O nível de tensão, é influenciado pelo peso, esforços solicitantes e do tamanho da trinca (que deve ser tolerado para que o componente não falhe)-Quando dois parâmetros se fixam o terceiro componente pode-se estimar ou determinar. Assim, conhecendo-se o material a utilizar-se e conseqüentemente Kc, o modo de tensão critica admissível de solicitação (σc) e o comprimento máximo da trinca (ac), podem ser calculados para o modo I, pelas equações:

ayKIc

c .. πσ =

2

..1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

yKa Ic

c σπ

Atualmente existem muitas outras técnicas de ensaios não destrutivos para detectar e medir trincas (superficiais ou internas).

Informações Adicionais Sobre o Ensaio de Tenacidade à FraturaO ensaio pode ser usado para os seguintes propósitos:

Analisar a influencia de parâmetros como: composição, tratamento térmico e operações de fabricação (soldagem e conformação mecânica na tenacidade a fratura de materiais novos ou já existentes),

Para controle de qualidade e especificações de aceitação na manufatura de componentes, em que as dimensões do produto são suficientes para a confecção de CP requeridos para a determinação de KIc.

Para avaliação de um componente em serviço, estabelecendo a adequação do material para a aplicação especificada quando as condições de tensão sejam determinadas.

A tenacidade à fratura depende da orientação e da propagação da trinca em relação à anisotropia do material, que a sua vez é função direta do trabalho mecânico sofrido pelo material e da direção de crescimento do grão.

Identificação dos Corpos de provaSe identificam por duas letras:

A primeira corresponde à direção normal ao plano da trinca,

A segunda é a direção esperada da propagação da trinca.

Variáveis que Afetam a Tenacidade à Fratura

Fatores metalúrgicos (internos)Microestrutura, inclusões e impurezasComposiçãoTratamentos TérmicosProcessamento termo-Mecânicos

Condições de Ensaio (externos)temperatura, meio ambientetaxa de deformaçãoespessura das amostras Temp.

Taxa de deformaçãoEspessura das amostras

KIC

Grossa

MédioFinaAmostra

EspessuraTens

ão d

e Fr

atur

a

Tenacidade à fratura de compósitos intermetálicosÉ obtida através da relação existente entre o tamanho das diagonais de impressão e o comprimento das trincas geradas. Para isso, pode-se fazer uso de vários modelos. Um deles, muito utilizado, foi proposto por Blendell (Ponton, 1989), dado pela relação:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

caaEHVKIC 4,8log0285,0 5,04,06,0

onde: KIC é a tenacidade a fratura do material (MPa.m1/2); HV, dureza Vickers(GPa); E, módulo de elasticidade (GPa); c, comprimento de meia trinca gerada (μm); a, comprimento de meia diagonal da impressão Vickers (μm). A figura mostra os comprimentos característicos da impressão Vickers utilizados na determinação de KIC.

< 3 MPa.m1/2

OBRIGADO