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A.S.D’Oliveira

TM 264 - Seleção de Materiais

Metálicos

2010.2

Profa Ana Sofia C. M. D’Oliveira

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

• Que conhecimento já foi adquirido?

• Como selecionar um processo de fabricação? O que fazer quando peso é determinante? Como selecionar quando a temperatura de trabalho é determinante?

Critérios de Seleção• O que justifica um processo de seleção. Custos. Requisitos de operação e análise de falhas.

Especificações e controle de qualidade

Requisitos de seleção – Estrutural

Requisitos de Seleção – Superficie

Mapas de propriedades

Discussão de estudos de caso

Avaliação:

1 prova + apresentação de estudo de caso + Resumo de palestras

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

O que se tem?

O que se precisa?

Seleção de materiais requer uma sistematização de

informações

Modificação de projeto

Novo projeto

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

O que sabemos?

A.S.D’Oliveira

Materiais

(Propriedades/ Disponibilidade/Custo)

Projeto

( Condições de serviço/

Função/Custo)

Processamento

Seleção do equipamento

Influência nas propriedades

Custo)

Interdependência Materiais/Processamento/Projeto

Seleção de Materiais

Introdução

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

O custo é Determinante?

Qual o papel do engenheiro?

Identificar qual o grau de comprometimento das

propriedades que é aceitável para se cumprir

determinado custo

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

Propriedades

dos

materiais

Estrutura•Ligação atómica

•Estrutura Cristalina

•Estrutura de Defeitos

•Microestrutura

•Macroestrutura

Desempenho em

Serviço

oTensões

oCorrosão

oTemperatura

oRadiação

oVibração

Ciência dos

materiais

Engenharia

dos

materiais

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

Como Selecionar processo de Fabricação?

Conformação vs Fundição vs Metalurgia do Pó

Uma das dimensões é

signitivamente

diferente das demais

Fácil de deformar

Geometria

complexa

Dificil de deformarAlta temperatura de

fusão

Alta dureza

A.S.D’Oliveira

Processamento vs Fundição

termomecânico

Melhor controle da

microestrutura e das

propriedades

Materiais ducteis

Possibilidade de

processamento de chapas ou

perfis

Limitação na geometria dos

componentes fabricados

Estrutura trabalhada/

tamanho de grão

Peças de geometria

complexa, com possibilidade

de ter furos internos

Fabricação direta da

geometria final

Facilidade de trabalhar com

materiais de elevada

dureza/resistência mecânica

Estrutura fundida/ de

solidificação

Seleção de Materiais

Introdução

A.S.D’Oliveira

Estrutura trabalhada

(estrutura de grãos)

Estrutura fundida

(estrutura dendritica)

Seleção de Materiais

Introdução

Facilidade de trabalhar com

materiais de elevada

dureza/resistência mecânica

Melhor controle da microestrutura

e das propriedades

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

Como atender as exigências de redução de peso?

Propriedades especificas:

Resistência/densidade - Resistência especifícia

Tenacidade/densidade - Tenacidade especifíca

Ex:

“Revolução” na industria automotiva (anos 80-90) :

Menor consumo de combustivel=> menor poluição

Aliada a maior exigência segurança

Crise na industria siderurgica

Expansão da industria do Al

Aplicações que requerem controle de peso da estrutura:

Aeronaves, plataformas de exploração de petróleo, etc.

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução Aço vs ligas de aluminioO engenheiro tem de ser critico em relação as informações que recebe!

Folheto da British steel 1994

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

Como conviver com alta temperatura de trabalho?

Alteração de propriedades com a temperatura

Resistência mecânica?

Oxidação?

Corrosão?

Aços Ferramenta?

Aços Inoxidáveis?

Superligas?

A.S.D’Oliveira

Ex:

Aço Ferramenta para Trabalho a quente:

aplicações a T elevada, - Cr, Mo, W – principais elementos de liga

- H1x-Cr

- H2x, H3x – W

- H4x, H5x – Mo

- Médio %C

- Até 25% de elementos de liga

- Tenacidade a alta T é o principal requisito

Porque funciona?

Seleção de Materiais

Introdução

O que garante resistência mecânica em T elevada,

Encruamento?

Solução sólida?

Refino de Grão?

Precipitação?

A.S.D’Oliveira

Endurecimento secundário

Seleção de Materiais

Introdução

A.S.D’Oliveira

Duplo revenido

Tempera

Revenido 1

Revenido 2

Tempera

Seleção de Materiais

Introdução – aços Ferramenta

A.S.D’Oliveira

Aços inoxidáveis?

Superligas?

Quando devem ser selecionados?

Seleção de Materiais

Introdução

A.S.D’Oliveira

Aços de alta liga específicos para a resistencia a corrosãopodem operar em temperaturas de até ~550°C

• Principal elemento de liga: Cr > 12%

O Cromo também aumenta a resistência à oxidação em altas temperaturas.

Seleção de Materiais

Introdução

Aços Inoxidáveis

Cr forma um fino filme de

óxido de Cr aderente a

superfície do aço que

protege a superfície contra a

corrosão

A.S.D’Oliveira

- ferríticos

- austeníticos

- martensíticos

- duplex

- endurecidos por precipitação

Seleção de Materiais

Introdução

Aços Inoxidáveis

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução

Aços Inoxidáveis - Propriedades

A.S.D’Oliveira

Propriedades de Tração tipícas de materiais recozidos

Deformação de materiais recozidos

após fabricação.

Seleção de Materiais

Introdução

Aços Inoxidáveis - proriedades

A.S.D’Oliveira

Ligas de Co

Superligas

Para trabalhar a

temperaturas

elevadas > 540°C

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

Ligas de Ni

A.S.D’Oliveira

Aplicação mais frequente/maior demanda: turbinas de aviação e de geração de

energia

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Superligas:

Alta resistência a temperaturas elevadas

Boa resistência a corrosão e oxidação a temperaturas elevadas

Boa resistência a fluência e a ruptura a temperaturas elevadas

3 classes:

Ni-Fe

Ni

Co

- Superligas Fe-Ni são uma extensão dos aços inoxidáveis e

tipicamente se utilizam na forma trabalhada (placas, chapas,tupos, etc.)

- Superligas à base de Ni e de Co podem ser utilizadas na

forma de produtos trabalhados ou fundidos, dependendo daaplicação e da composição da liga.

Aplicações estruturais e como revestimentos

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Correlação com outras ligas – Temperatura de serviço

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Correlação com outras ligas

resistência a oxidação vs resistência a fluência

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Correlação com outras ligas – resistência a fratura

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas de Co:Ponto de fusão mais elevado que as ligas de Ni ou Fe, o que

permite que absorver tensões a temperaturas mais elevadas.

Apresentam melhor resistência a corrosão a quente (em atmosferas

das turbinas a gás), devido ao maior teor de Cr.

Apresentam melhor resistência a fadiga térmica e melhor

soldabilidade que as ligas de Ni

Seleção de Materiais

Introdução

Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas de Ni:

- Aplicações que requerem resistência a corrosão ou a resisência a

temperaturas elevadas.

- Algumas ligas de Ni estão entre os mais estruturais mais

resistentes/tenazes

- Em relação ao aço, as ligas de Ni apresentam resistência mecânica

super elevada, elevados limites de proporcionalidade e elevado modulo

de elasticidade.

- A temperaturas criogênicas são ligas resistêntes e ducteis

- A adição de carbono pode aumentar a temperatura de trabalho de

1000°C para 1200°C

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas Ni e Fe-Ni endurecidas por

precipitação

Ligas de Co reforçadas por

carbonetos

Ligas Fe-Ni, Ni e Co endurecidas por SS

Classificação e comportamento das superligas

Tensão de ruptura das superligas

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Resistência a fratura de ligas de Ni e de Co (1000h)

Ligas de Ni

Fase coerente

`aumenta a resistência

Ligas de Co

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

O que determina as propriedades

das ligas de Co e de Ni?

A.S.D’Oliveira

Propriedades dependem de:

Composição química

Processamento

Tratamento térmico

Mecanismos de endurecimento:

- Solução sólida

- Dispersão de segunda fase

- Precipitação:

- carbonetos: MC....M23C6

- fases ordenadas: `, ``

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Composição química

Elementos de liga presentes nas ligas Ni e de Co

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Composição química (sistema de liga complexo)

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas de Co

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Cobalto

•Estrutura HC a temperatura ambiente

•Transformação alotrópica a 417°C estrutura muda para CFC

Ligas de Co

•Estrutura CFC

•Elementos de ligas: Cr, W, C

Mecanismos de endurecimento:

- Solução sólida

- Precipitação de carbonetos (tipo MC….M23C6, morfologia e distribuição)

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Resistência a abrasão

Resistência a cavitação

Desempenho de ligas de Co

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas de Ni

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Niquel

Estrutura CFC

Ligas de Ni:

- Ligas NiCr e NiMo

- Adição de Co reduz a solubilidade de outros

elementos e promove a precipitação

- Adição de Al e Ti promovem a formação do

precipitado ’

- Alguns elementos formam a fase ``

- Carbonetos nos contornos de grão

Fase `

Fase

Fase ``

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas de Ni:

Efeito da adição de Al e de Ti

na resistência de ligas de Ni

a 870°C

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Ligas de Ni:

Ni-Cr (inconel) resistência a oxidação Ni-Fe (permalloy), magnéticas

Ni-Mo (hastelloy)

Outras superligasResistência a temperaturas elevadas

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Processamento

A maioria dos produtos fundidos são policristalinos equiaxiais (PC) ou

solidificados direcionalmente (DS).

Componentes fundidos são intrinsicamente mais resistêntes a altas temperaturas

que os trabalhados.

A composição dos

componentes

fundidos pode ser

manipulada para

que se obtenham

propriedades

especiais

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Processamento

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

Processamento

A.S.D’Oliveira

Processamento

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Tratamento térmico

Seleção de Materiais

Introdução - Superligas

A.S.D’Oliveira

Otimização de propriedades:

solubilização e precipitação a duas T

diferentes no campo bifásico /`.

A T mais elevada precipita partículas

grosseiras de `.

Na segunda T, mais baixa, ocorre a

precipitação da fase ` fina e

dispersa.

Tratamento térmico

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Tratamento térmico

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Ligas de Ni – efeito da distribuição de precipitados (γ’)

Seleção de Materiais

Introdução -Superligas

Tensão de escoamento em função

da temperatura

A.S.D’Oliveira

A T de solubilização determina a quantidade de `que dissolve e o tamanho

de grão de . Este será tão mais grosseiro quanto mais ` for dissolvido, pois

este é responsável pelo ancoramento dos contornos de grão /.

T solubilização

< TsolvusT solubilização >

Tsolvus

Tratamento térmico

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Propriedades dependem de:

•Composição química

• Processamento: Fundição e conformação

A maioria dos produtos fundidos são policristalinos equiaxiais (PC) ou solidificados

direccionalmente (DS).

Componentes fundidos são intrinsicamente mais resistêntes a altas temperaturas que

os trabalhados. De fato, a composição dos componentes fundidos pode ser manipulada

para que se obtenham propriedades especiais.

Mecanismo de endurecimento:

- Solução sólida

- Precipitação de fases intermetálicas

- Presença de carbonetos

- Encruamento a baixas temperaturas

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais02/09/2010

A.S.D’Oliveira

Tem de se integrar no projeto de

componentes/equipamentos

Tem de trazer benefícios

Seleção de Materiais:

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Deve considerar:

•Propriedades mecânicas - divididas em fundamentais (quando são

mensuráveis e podem ser usadas em projeto) classificadoras (não podem ser

usadas em projetos mas são usadas para definir procedimentos

•Histórico de quebra em serviço – efeitos mecânicos ou corrosivos

•Custo - devem ser incorporados nas propriedades: Pm.ρ/σesc ou Pm.ρ/E (em tração)ou

Pm.ρ/σesc ½ ou Pm.ρ/E ½ (em flexão)

•Volume – o componente pode ser oco ou ter furos para minimizar o volume de

material? (custo minimo para determinada geometria)

•Processo de Fabricação - em situações competitivas, quando o material

é relativamenet barato, o processo selecionado vai determinar o custo

•Caracteristicas da superficies

•Propriedades fisicas

•Impactos ambientais

A.S.D’Oliveira

MOTIVAÇÃO

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Motivação

Seleção de Materiais

Novo produto, componente ou planta

industrial, produzidos pela primeira vez

Melhoria de um produto ou equipamento

já existente

Situação problema, ex:quebra de

componentes que leva a rejeição pelos

cliente; fraturas de componentes em

equipamentos exigindo alterações no

material

A.S.D’Oliveira

Produto novo:

Objetivos bem definidos (ex: pesquisa de mercado)

Relação custo/beneficio em serviço

Impacto no mercado/produção

A seleção do material quando não determina o processo de

fabricação do produto, pelo menos vai limitar a sua escolha

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Projeto:

Na maioria dos casos o projetista não conhece materiais e suas

propriedades são “reduzidas” a números.

Projetos simples: no início especificação genérica; no final se exige

seleção criteriosa do material

Projetos mais complexos: projeto e processamento são paralelos

até teste final de protótipos

Ex: Ligas de Al para aplicações estruturais na aeronautica – Resistência

a corrosão sob tensão; depende no nível de tensões residuais que

depende do resfriamento na solubilização, que depende da dimensão e

geometria do componente, que depende do projetista

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Projeto:

- Função: funcionabilidade do componente em serviço (Definição;

Desenvolvimento do projeto;Tomada de decisão; Análise)

- Aparência: importância depende da natureza do componente

- Processo de fabricação

- Custo

Para inovar é preciso conhecer materiais e processos de fabricação

– impacto nos estágios iniciais do projeto

Seleção de Materiais

O projeto envolve diferentes fases:

A.S.D’Oliveira

Projeto:

A.S.D’Oliveira

Desenvolvimento de produto

Otimização decorre do “feed-back” dado pelos responsáveis pela

produção

Alterações na especificação de um material se justificam se resultarem

~20% de melhoria no desempenho

Situação problema

Impssibilidade de atender as especificações originais do produto/material,

quebra de componente que leva a parada do equipamento

A base económica para a seleção está focada na volta urgente da

produção, tem de se considerar o que é razoável em vez do ótimo

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Ex: Engrenagens

Tempera + revenido/usinagem/tempera superficial

Surgimento de trincas no estágio final=> troca de material

Sensibilidade a tempera? Lote de material com problema?variaveis do processo de tempera?

Quando a aparência é relevante

Troca de material em aplicações como utensilios domésticos/produtos que

trocam de dono rapidamente,

ex: automóveis, garantia de pintura?

Seleção de Materiais

Potenciais limitadores: escala de produção e tempo de “reação”

Solução sem troca de material: Normalização/usinagem/tempera superficial

Dissolução de carbonetos da perlita ocorre, garantindo dureza uniforme na superfície? Qual a

tolerância para a dureza? A condição normalizada atende as especificações estruturais?

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

CUSTOS

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Propriedades do material são relevantes no início mas na decisão final

custo é o fator dominante

Seleção de materiais “mais nobres” tem de se traduzir em aumento do

desempenho; Trocas de materiais, exigem alterações de procedimentos e

estocagem -> custos

Interação custo/desempenho amplo espectro:

Aplicações que exigem o melhor desempenho possível (submarino nuclear, nave

espacial, locomotivas) - uma vez que se decide fabricar o preço é secundário as

especificações técnicas são mandatórias

Aplicações onde o preço é determinante (carros/ eletrodomésticos, etc) – fabricante

não tem de oferecer o melhor desempenho tecnológico, tem de garantir que a

relação custo/beneficio de se produto é melhor do que o da concorrência

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Valor: critério de desempenho foi atingido a que nível?

Custo: quanto custa para se obter determinado valor

Qual o limite para redução de custos?

Ex: eng civil não pode encarar tenacidade como propriedade negociável na

relação qualidade/custo na construção de uma ponte, se a ponte cai

...engenheiro fica comprometido

Ex: fabricante de carros, resistência a corrosão pode ser uma propriedade

negociaável na relação qualidade/custo; quando dá problema a maioria

dos carros não pertence mais ao primeiro dono e como tal a garantia não

se aplica

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Características do material versus características do projeto

Ex:

Material tenaz: capaz de resistir ao inicio e propagação de trincas é CARO

Projeto tenaz: está livre de entalhes e concentradores de tensão é BARATO

DECISÕES COM BASE NO CUSTO INIBEM AVANÇOS TECNOLÓGICOS

MAS...

AVANÇOS TECNOLÓGICOS TEM DE SE TRADUZIR EM LUCRO

Decisões baseadas em custos tem de ser tomadas com pleno conhecimento de:

- Requisitos de operação especificos que se possam anticipar

- Propriedades dos materiais disponiveis e a sua relação com esses requisitos

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

O que envolve considerar custos?

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Análise dos custos

Mercado competitivo -> redução do custo para o consumidor é prioritário

(redução de custo da “propriedade” e custo de manutenção)

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Na maioria dos casos, o foco está na redução do preço de

mercado

Mercado automotivo, fabricante “responde” apenas para o

primeiro dono, porquê investir em um material mais nobre se

quando o componente quebrar a responsabilidade não é mais

dele?

Mercado mais seleto: Carros de “luxo”, investimento maior nos

materiais reduzindo custos de manutenção, maior preço de

mercado

Análise de custos

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

oCusto da matéria prima:

- facilidade de obtenção/extração

- Abundância

- relação oferta/procura

- flutuações no custo

- Mercado de ações

- Custo da composição e complexidade metalurgica – efeito da pureza

- Custo dos elementos de liga

- quantidade a ser produzida

oValor acrescentado (ex: compra chapa vende porta de carro, ou compra

placas e vende chapas para conformação final)

oControle do stock (ex: material em armazem é dinheiro comprometido e

exige instalações fisica, mas permite uma melhor negociação)

Análise de custos

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

REQUISITOS DE OPERAÇÃO

E

ANÁLISE DE FALHAS

A.S.D’Oliveira

Ideal: Projetista tem um conhecimento razoável de que propriedades os

requisitos de serviço exigem do material e quais os tipos de falha em serviço que

tem de ser evitados

Real: Aplicação requer uma combinação particular de propriedades que por vezes

são conflitantes

compromiso entre o conjunto de propriedades que atende exigências técnicas,

comerciais e econômicas

(Ex: tensão de escoamento e tenacidade a fratura elevadas; Elevada resistência a fadiga e fluência a

temperaturas elevadas)

Aplicação de pesos a cada propriedade/atitude conservadora

Seleção de Materiais

Grandes desafios: falta de experiência anterior,

ex: centrais nucleares e tecnologia espacial

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Falha em Serviço:

Grande influência no processo de seleção, exige a análise da causa e

do mecanismo de falha

Causas:

Erro de projeto: escolha incorreta do material ou condição de serviço mal especificada. Fator de

segurança adequado evitando falhas prematuras, gastos desnecessários ou sobrecarga da estrutura.

Defeito no material, selecionado adequadamente: capacidade de inspecionar e avaliar o

impacto destes defeitos no contexto econômica e de serviço ex: defeitos de fundição

Defeitos introduzidos na fabricação: a confeção do componente/processo de fabricação

selecionado pode introduzir defeitos ex: soldagem, tratamento térmico mal controlado, usinagem

defeituosa, desalinhamento de componentes;alteração de propriedades mecânicas ou composição durante

o processo de fabricação torna difcil de prever

Deterioração em serviço: Certos tipos de degradação podem apenas ser adiados em função do

ambiente de operação, corrosão e/ou desgaste, estabilidade da microestrutura/propriedades

(temperatura). Alterações nas condições de serviço mudam o desempenho e favorecem falha prematura

=> manutenção é crucial (lubrificação, recondicionamento de componente)

A.S.D’Oliveira

Falha em Serviço:

Mecanismos

Qual o mecanismo de falha?

Existe relação com estrutura,

composição do material ou projeto

do componente?

Tipos de mecanismos:

Fratura frágil ou ductil, fadiga (alto

e baixo ciclo), fluência, corrosão,

corrosão sob tensão, fadiga de

corrosão, desgaste, erosão

Seleção de Materiais

Alta

tenacidade

Baixa

tenacidade

A análise da superficie de fratura

fornece informações muito relevantes

A.S.D’Oliveira

Aspectos da trinca por fadiga

Aspecto macroscópio: marcas de praiaAspecto microscópico (fractografia)

estrias de fadiga

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Marcas de praia

Estrias de fadiga

Seleção de Materiais

Aspectos da trinca por fadiga

A.S.D’Oliveira

Superfície exposta a fadiga,

formação de concentradores

de tensão

Mecanismo de fadiga

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Curvas S-N

Tensão limite de fadiga abaixo dele o n. de ciclos é infinito

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Desenho esquemático dos tipos de fratura: (a) dúctil com microvazios;(b) transgranular por clivagem e (c) intergranular.

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Falha em Serviço:Mecanismos

Fratura frágil intergranular – sem deformação plástica

macroscópica, sugere a existência de heterogeneidades

nos contornos de grão, precipitado ou segregação, que

controla o mecanismo de fratura.

Ex: fragilização por hidrogênio, corrosão sob tensão

Fratura ductil intergranular – ligação entre microvazios, que

se desenvolveram em torno de particulas de 2ª fase

CST,

Al7079T651

Aço temperado e

revenido

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Dimples

equiaxiais

FF nodular

Fratura

transgranular, por

clivagem FF dutil

Fratura intergranular

em camada nitretada

de FF dutil

Corrosão sob tensão

(palheta de turbina a gás)

Fratura intergranular e

transgranular;

Produtos de corrosão

A.S.D’Oliveira

Falha em Serviço:Mecanismos

Fratura frágil transgranular – superfície

de fratura reta, podendo apresentar marcas de

sargento apontando para o ponto de inicio da

fratura.

Tipico de materiais muito frágeis.

Pode apresentar evidências de deformação

plástica em escla microscópica, presença de

dimples

Estrias ducteis

Clivagem ciclica

Interface α/β

Clivagem de α

em campo α/β

Trincas em matrix dura

Trincas em matrix ductil

Estrias ducteis

Particula

nucleia vazios

Facetas intergranulares

Seleção de Materiais

Transgranular Intergranular

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

A.S.D’Oliveira

Falha em Serviço:Mecanismos

Fratura ductil transgranular – deformação plástica macroscópica, crescimento lento da trinca,

aparência fibrosa e zona de cisalhamento. O formato dos dimples reflete o sistema de tensão

atuante

Seleção de Materiais

Modo I Modo II Modo III (rasgamento)

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Falha em Serviço:

Mecanismos: Corrosão

A.S.D’Oliveira

Seleção de MateriaisFalha em Serviço:Mecanismos: Desgaste

4 sistemas tribológicos:

Superfícies polidas contra

superfícies polidas

Superfícies duras ou abrasivas

contra superfícies menos duras

Fadiga de superfície

Movimento de fluidos ou

suspensões em relação a uma

superfície sólida

A.S.D’Oliveira

Seleção de MateriaisFalha em Serviço:Mecanismos: Desgaste/Erosão

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Especificações

e

controle de qualidade

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Procedimento e normas:

- estabelecer terminologia (um termo por conceito) e unidades UNIVERSAL

- especificar métodos para determinar composição química, propriedades físicas e

mecânicas

- especificações: dimensionais (permite troca de peças, como parafusos, porcas,

etc, permite reduzir o numero de peças ao estabelecer padrões internacionais) e de

qualidade (para o processo de fabricação – ex: limites de composição de um aço -

e para o desempenho do componente), AISI/SAE/ABNT

-Código de boas práticas/padrões/procedimentos – estabelece métodos de

produção/instalação para se obter o desempenho pretendido (ISO, etc...)

Deve ser objetivo, conciso, legível e dar atenção as exigências mais importante com o mínimo de

referências cruzadas. Tem de permitir flexibilidade quanto aos métodos de fabricação e tolerâncias,

equilibrando uma produção viável e as exigências do usuário.

=> Pela sua natureza os padrões restringem o desenvolvimento de novos materiais e

inovação

A.S.D’Oliveira

Seleção de Materiais

Inspeção e controle de qualidade

Cada fabricante tem de garantir que o seu produto tem qualidade adequada ao

mercado (depende do acordo entre o produtor e o cliente que comercializa o

produto)

Inspeção – testes estabelecem que o produto/material/tratamento atende a

especificação

O fabricante deve sempre fazer inspeção, para garantir que o produto não será

rejeitado e para se salvaguardar em caso de acidente com o produto.

A etapa de inspeção aumenta o custo do produto (custo da responsabilidade,

inspetores qualificados e seu equipamento, custo de certificação, elaboração de

procedimento)

A inspeção em fases intermediárias da produção pode reduzir custos, ao rejeitar

peças ou procedimentos inadequados antes do final da produção

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