Previsão da vida em fadiga de aços inoxidáveis dúplex SAF 2205 e SAF 2507. AUTOR: GUSTAVO HENRIQUE BOLOGNESI DONATO e-mail: gugadonato@hotmail.com Orientador:Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco e-mail: rodrmagn@fei.edu.br www.fei.edu.br Departamento de engenharia mecânica. 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. 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. Gráfico 1: tração de engenharia SAF 2205. Materiais e métodos Material em estudo: Aços inoxidáveis SAF 2205 e SAF 2507. Composição química média (%massa): Micrografia 4: Amostra transversal SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita (escura-50%) e austenita (clara-50%). Ataque:Behara modificado. Micrografia 3: Amostra longitudinal SAF 2507 solubilizado. Nota-se ferrita (escura-47,8%) e austenita (clara-52,2%). Ataque:Behara modificado. 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 0,43 0,26 0,017 0,001 Gráfico 2: tração de engenharia SAF 2507. 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 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). Tabela 1: propriedades mecânicas encontradas para as ligas SAF 2205 e SAF 2507. Comportamento monotônico quanto a Ramberg-Osgood: Gráfico 3: tensão real x deformação plástica real SAF 2205. Gráfico 4: tensão real x deformação plástica real SAF 2507. 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. Comportamento quanto a Fadiga: σf’=895MPa b=-0,0572 εf’=0,2933 c=-0,4952 Monotônica Cíclica Gráfico 5: deformação x número de ciclos SAF 2205. 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 1: Politriz automática Struers Abramin. Figura 2: Ferritoscópio Fischer. Figura 3: Microscópio LEICA DMLM e analisador de imagens LEICA Q500/W. 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. Figura 4: Corpos de prova para ensaios mecânicos. Figura 5: Máquina universal de ensaios MTS capacidade 250KN. Figura 6: Lupa estereoscópica acoplada à MTS. 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.