Ensaio de Impacto

EM-641

Transição Dúctil-FrágilO Problema : fratura dos navios da série Liberty ancorados nos portos ou navegando:

⇒De 4.694 navios > 1.289 apresentaram fratura no casco (233 perda total, 19 partiram ao meio)

⇒Tanques de guerra – série T2

Baixas Temperaturas (geralmente no inverno)

Defeitos na soldagem (concentrador de tensões)

⇒ Principais fatores que contribuem para a fratura frágil em metais:

Baixa Temperatura

Alta Taxa de Deformação

Estado Triaxial de Tensões

ε

σ [MPa]

Dúctil

Frágil

↓ T↑ ∆ε↑ Triax. σ

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Ensaio de ImpactoDEFINIÇÃO:

Aplicação de cargas dinâmicas (alta taxa de deformação) em C.P. entalhado (concentração de tensões);

Transição dúctil-frágil do material em função da temperatura;

Energia absorvida pelo material até o rompimento;

Fornece dados quantitativos sobre as faixas de transição;

Sofre influência: T , estado de tensões e taxas ou velocidades de deformação;

Amplamente utilizado na indústria naval e bélica.

Realizado tanto em metais como em polímeros.

Maioria dos cerâmicos não suportam impacto

MÁQUINA DE ENSAIO:

Queda de um pêndulo ou martelete em um CP fixo.

Durante o ensaio registra-se a diferença entre

alturas Hq e hr (energia de impacto).

Tipos padrão de ensaios: Izod ou Charpy

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CPs Temp1 - 902 - 703 - 504 - 305 - 106 107 308 509 70

Temperatura [ C]

Energia de Impacto [J]

o

Fratura DúctilFratura Frágil(Baixas

Temperaturas)

Região deTransição

CORPOS DE PROVAS e RESULTADOS DOS ENSAIOS:

Charpy: CP apoiadoEUA

Izod: CP engastadoInglaterra

Normas: ASTM E 23 # Charpy # Izod Charpy: Entalhe em VEntalhe em UEntalhe cilíndrico

Izod: Entalhe em V

ABNT MB 1116 # Charpy Charpy: Entalhe em V e U

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Metais CFC : não apresentam temperatura de transiçãoaltas energias absorvidasAl (2xxx Al-Cu, 7xxx Al-Zn-Mg-Cu),Cu, latão, Inox 300, Ouro, Ni

Metais CCC :apresentam temperatura de transiçãoFe e suas ligas

Metais com alta resistência:não apresentam temperatura de transição (fratura frágil)baixas energias absorvidasaços ligas e ligas de Ti, Ni, Va

Manter os CP pelo menos:5 min na T para meios líquidos30 min na T para meios gasosos

Menor Energia = Maior fragilidade

Procedimento:Pêndulo é liberado de uma altura Hq

Massa suficiente para fraturar o CP (M)Mede-se a altura de rebote após a fratura (hr)Energia abs. dada pela diferença de alturasEnsaia-se CP em diferentes temperaturas

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Elementos de Cálculo :Altura de queda:

Hq = S.( 1-cos β ) [m]

Altura de rebote:

hr = S.( 1-cos α ) [m]

Fratura Frágil:

absorve pouca energia

baixa tenacidade

Fratura Dúctil:

absorve muita energia

alta tenacidade

Faixa de Transição:

fratura mista (dúctil e frágil)

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Informações que podem ser obtidas do ensaio de impacto:

- energia absorvida: medida diretamente pela máquina;

-contração lateral: quantidade de contração em cada lado do corpo-de-prova fraturado;

-aparência da fratura: determinação da porcentagem de fratura frágil; métodos como:- medida direta em função do aspecto da superfície;- comparação com resultados de outros ensaios-padrão;- fotografias da superfície e adequada interpretação.

Energia absorvida em função davelocidade de impacto:

Epotencial = Ecinética;

M.g.Hq = M.V2 / 2 :

Eimpacto = M.g.( Hq – hr ).

qH.g.2V =

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Critérios de Definição da Temperatura de Transição:1. Transição da Fratura ( F T P )

- 100 % de fratura dúctil = 0 % fratura frágil- Mínima T para a qual não ocorre clivagem- Método mais conservador e seguro

2. Temperatura de Transição Baseada na Aparência da Fratura ( FA T T )- 50 % da fratura por clivagem- análise da superfície de fratura

3. Transição da Fratura Frágil ( N D T )- 100 % de fratura frágil = 0 % fratura dúctil- Método mais arriscado

Temperatura [ C]

Energia de Impacto [J]

o

Fratura DúctilFratura Frágil(Baixas

Temperaturas)

Região deTransição

NDT FATT FTP

100 % fratura dúctil

100 % fratura frágil

50 % fratura dúctil50 % fratura frágil

4. Contração Lateral do CP- % de deformação lateral

5. Valor arbitrário de Energia (J)

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Fatores que Influenciam na T transição :- Dimensões do CP

( ↑ dimensões espessura ⇒desloca a curva para a direita )

- Raio do entalhe e profundidade

( ↑ severidade do entalhe ⇒desloca a curva para a esquerda )

- Tamanho de Grão

( ↑ grão ⇒ ↓ energia de impacto )

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- Fragilização por H2

( ↑ H2 ⇒ fragilização )

- Fragilização do revenido (400-600 oC) :

fratura intergranular no CG austenita napresença de impurezas (Na, P, Sn, Ar)

- Composição química (aços)

↑ % C = ↓ E

↑ % Mn = ↑ E

↑ % P = desloca curva p/ direita

↑ % Mo = idem ao C

↑ % Cr = não influencia

↑ % Al = benéfico (refinador de grão)

↑ % S = maléfico

normalização após lam. a quente = refino de grão = benéfico

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PROCEDIMENTO DE ENSAIO:» Norma técnica ASTM E 23 - 94

» Fixação do c.p.

» Configuração geométrica e dimensões do entalhe

» Superfície isenta de defeitos

» Direção de laminação (ensaia-se em várias direções)

»Dados de relatório:

Identificação c.p. Direção de laminação

Tipo de ensaio Método de determinação de T de transição

Aspecto da fratura

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