Fatores da Transição Dúctil e Conceitos de Fadiga

Fatores que Influenciam a Temperatura de Transição Dúctil

A temperatura de transição dúctil é influenciada por diversos fatores:

• Impurezas: A presença de impurezas, que fragilizam a estrutura do material, tende a elevar a temperatura de transição.
• Elementos de Liga: A adição de certos elementos de liga, como o níquel ou o Manganês (muito utilizado na indústria naval com esse objetivo), por exemplo, tende a reduzir a temperatura de transição. Outros elementos como o fósforo e o próprio teor de carbono aumentam a temperatura de transição.
• Processos de Fabricação: Um mesmo aço, produzido por processos diferentes, possuirá temperaturas de transição diferentes.
• Retirada do Corpo de Prova: A forma de retirada dos corpos de prova interfere na posição das fibras do material. As normas internacionais geralmente especificam a posição da retirada dos corpos de prova nos produtos siderúrgicos, pois a região de onde eles são retirados, bem como a posição do entalhe, têm fundamental importância sobre os valores obtidos no ensaio.

História da Fadiga

Por volta de 1800, sem qualquer motivo aparente, eixos de locomotivas começaram a falhar com pouco tempo de uso. O mais intrigante é que a fratura era do tipo frágil, mesmo sendo utilizados materiais dúcteis nesses eixos.

Fadiga: Definição e Mecanismo

Definição de Fadiga

Quando um metal está sujeito a ciclos repetidos de tensões ou deformações específicas, é esperado que se rompa em um número específico de ciclos. Esse processo é denominado fadiga e é usualmente responsável por um grande percentual de falhas em elementos sujeitos a carregamentos cíclicos. Em todos os casos, a fadiga ocorre com um nível de tensão abaixo da tensão de escoamento do material.

Mecanismo da Falha por Fadiga

Essa falha ocorre pelo fato de existirem regiões microscópicas, em geral na superfície do elemento, onde – por vários possíveis motivos – a tensão localizada torna-se muito maior do que a tensão média atuante ao longo da seção transversal do elemento. Sendo cíclica, essa tensão provoca o aparecimento de microtrincas, que causam um aumento da tensão no entorno, fazendo com que se estendam para o interior do material.

Eventualmente, a área da seção transversal do elemento é reduzida a ponto de não mais resistir à carga e resulta na fratura súbita do elemento. Assim, o material, originalmente conhecido como dúctil, comporta-se como frágil.

Características da Fratura por Fadiga

A fratura por fadiga é típica: geralmente apresenta-se fibrosa na região da propagação da trinca e cristalina na região da ruptura repentina.

Tensões Cíclicas

Na definição de fadiga, destacou-se que ela se deve a esforços cíclicos repetidos. De maneira geral, peças sujeitas a fadiga estão submetidas a esforços que se repetem com regularidade. Trata-se das tensões cíclicas.

A tensão cíclica mais comum é caracterizada por uma função senoidal, onde os valores de tensão são representados no eixo das ordenadas e o número de ciclos no eixo das abscissas. As tensões de tração são representadas como positivas e as tensões de compressão como negativas.

Tipos de Tensão Cíclica:

1. Tensão Alternada ou Reversa: $\sigma_{max} = \sigma_{min}$ (uma de tração e outra de compressão)
2. Tensão Repetida: (somente no campo de trações)
3. Tensão Repetida: (campos de tração e compressão)