Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 aula 3mecanismos de falha:

sobrecarga, fratura dúctil x frágil

Exemplo de degradação microestrutural em trocador de calor.C.R.F. Azevedo, F. Beneduce Neto, S.D. Brandi and A.P. Tschiptschin Cracking of 2.25Cr–1.0Mo steel tube/stationary tube-sheet weldment of a heat-exchanger. Engineering Failure Analysis, Available online 10 July 2007,

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 mecanismos de fratura

• Os mecanismos de fratura dos materiais metálicos podem ser divididos em:

– fratura dúctil;

– fratura frágil;

– fadiga;

– corrosão/ oxidação;

– fluência;

– desgaste.

=> todos estes mecanismos interagem com as variáveis macro e microestruturais

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Aspecto da fratura dúctil por tração em Fe-3%Si monocristalino mostrando linhas de

escorregamento e estricção. Fractography – Derek Hull – Cambridge University Press

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura dúctil em metal policristalino com partícula de segunda fase: a) decoesão

interface matriz/ precipitado por tração; fractura frágil do precipitado; c) decoesão por deformação por cisalhamento. Fractography –Derek Hull – Cambridge University

Press

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Efeito das partículas de segunda fase na fratura dúctil em metal policristalino

mostrando formação de alvéolos. A) tração; b) cisalhamento. Fractography –Derek Hull – Cambridge University Press

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Efeito das partículas de segunda fase na fratura dúctil em metal policristalino

mostrando formação de alvéolos. a) e b) Fratura por flexão. Fractography – Derek Hull – Cambridge University Press

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura dúctil em metal policristalino mostrando formação de alvéolos. A) aço

ferramenta, dois tamanhos de alvéolos; b) inclusões de sulfeto em aço. ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura dúctil em metal policristalino mostrando formação de alvéolos. a) alvéolos

profundos em aço de mola; b) alvéolos rasos em aço maraging. ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura dúctil em fofo cinzento perlítico após ensaio de torção – 20.000X. In G. W.

Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura dúctil em fofo cinzento perlítico após ensaio de impacto. In G. W. Powell, A

fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

fratura dúctil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura dúctil

Fratura dúctil em fofo cinzento perlítico após ensaio de impacto. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Clivagem transgranular. Cleavage fracture in Armco iron showing a tilt boundary,

cleavage steps, and river patterns.ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Clivagem transgranular. Twist boundary, cleavage steps, and river patterns in an Fe-

0.01C- 0.24Mn-0.02Si alloy that was fractured by impact..ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Examples of cleavage fractures. (a) Feather pattern on a single grain of a chromium

steel weld metal that failed by cleavage. (b) Cleavage steps in a Cu-25 at.% Au alloy that failed by transgranular stress corrosion cracking.ASM handbook, v. 12.

Fractography.

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura frágil

Fratura frágil em fofo cinzento perlítico após de tração. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura frágil

Fratura frágil em fofo nodular perlítico após ensaio de de tração. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Superfícies de fratura complementares de aço médio carbono, mostrando fratura frágil

iniciada em inclusão. Fractography – Derek Hull – Cambridge University Press

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Clivagem transgranular em chocolate testado fratura a 120 K e uso de crio-MEV.

Amostra coberta com camada condutora. A) material entre bolhas. B) zoom da fratura frácil de cristais de açucar. Fractography – Derek Hull – Cambridge University

Press

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura frágil em Ni sinterizado. In. C. R. F. Azevedo and A. P. dos Santos

Environmental effects during fatigue testing: fractographic observation of commercially pure titanium plate for cranio-facial fixation. Engineering Failure Analysis, Volume 10,

Issue 4, August 2003, Pages 431-442

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fratura mista, com clivagem (marcas de rio em B) e alvéolos alongados (marcas de rios). Fractography – Derek Hull – Cambridge University Press

fratura frágil?

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Intergranular frágil. In ASM handbook, v. 12. Fractography

fratura intergranular

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 a) Fratura por clivagem em aço inox 301 (cfc) fragilizado por H; b) fratura

intergranular frágil em aço 4130 causada por hidrogênio. In ASM handbook, v. 12. Fractography

fratura intergranular

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Intergranular interdendrítica em aço inox ph. SCC. In ASM handbook, v. 12.

Fractography

fratura intergranular

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Intergranular dúctil. In ASM handbook, v. 12. Fractography

fratura intergranular

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Estrias de fadiga. In C. R. F. Azevedo and J. Belotti Neto. Failure analysis of forged

and induction hardened steel cold work rolls. Engineering Failure Analysis, Volume 11,

Issue 6, December 2004, Pages 951-966

fratura por fadiga

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Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Estrias de fadiga em liga de Al. Fatigue fractures generated during Stage II fatigue

usually exhibit crack-arrest marks known as fatigue striations. In ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura por fadiga

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Figura 9g – Estrias de fadiga em liga de Al. ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura por fadiga

Local variation in fatigue striation spacingLocal variation in fatigue striation spacing

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga

Estrias em aço fundido tratado termicamente após de ensaio de fadiga. A) bainita; b) estrias com trincas 2árias. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys.

Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga

Estrias em fofo cinzento perlítico após de ensaio de fadiga. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga

Estrias em fofo nodular perlítico após de ensaio de fadiga. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga

Estrias em fofo nodular perlítico após de ensaio de fadiga. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga

Estrias em fofo nodular perlítico após de ensaio de fadiga. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga?

Stress-corrosion fracture in a Cu-30Zn brass with 0.032% As tested in water containing sulfur dioxide. The periodic marks are the result of a stepwise mode of

crack propagation. In ASM handbook, v. 12. Fractography

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura por fadiga?

Estrias em fofo nodular austemperado após de ensaio de fadiga. In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Estrias de fadiga. Stage I fatigue appearance. (a) Cleavage like, crystallographically

oriented State I fatigue fracture in a cast Ni-14Cr-4.5Mo alloy. (b) Stair-step fracture surface indicative of Stage I fatigue fracture in a cast ASTM F75 cobalt-base alloy.

SEM.In ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura por fadiga?

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Estrias de fadiga em Ti. In C. R. F. Azevedo and A. P. dos Santos. Environmental

effects during fatigue testing: fractographic observation of commercially pure titanium plate for cranio-facial fixation. Engineering Failure Analysis, V.10- 4, Pages 431-442

fratura por fadiga?

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Figura 11 - Efeito da estrutura cristalina do metal sobre a fratura por fadiga em titânio

(hexagonal) - deformação por maclação. In C.R.F. Azevedo, D. Rodrigues and J.V. Ferrari. Environmentally assisted fracture of sintered nickel cartridges. Engineering

Failure Analysis, Volume 14, Issue 7, October 2007, Pages 1266-1279

fratura por fadiga?

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Estrias de fadiga em compósito de Al com fibra de carbeto de silício. c) carregamento

monotônico; f) carregamento cíclico. Fractography – Derek Hull – Cambridge University Press

fratura por fadiga?

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Fatigue striations on the facets of tantalum grains in the heat-affected zone of a

weldment.ASM handbook, v. 12. Fractography.

fratura por fadiga?

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 (a) Fracture surface of an austenitized Fe-0.3C-0.6Mn-5.0Mo specimen exhibiting large

quasi-cleavage facets, the surface also contains rather large dimples. (b) Charpy impact fracture in on Fe-0.18C-3.85Mo steel. In ASM handbook, v. 12. Fractography

fratura por quasi-clivagem

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Quase-clivagem em aço temperado e revenido. Fractography – Derek Hull –

Cambridge University Press

fratura por quasi-clivagem

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 (a) Flutes and cleavage resulting from a mechanical overload of a Ti-0.35O alloy.

(b) Flutes and cleavage resulting from SCC at β-annealed Ti-8Al-1Mo-1V alloy in methanol. In ASM handbook, v. 12. Fractography

fratura dúctil/ mista

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 Figura 10 - Efeito da partículas de segunda fase promovendo a fratura por clivagem

liga fundida de alumínio A 356 (impacto). In G. W. Powell, A fractographic atlas of casting alloys. Batelle Press.

fratura frágil

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 fratura e o carregamento mecânico

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 conteúdo da aula 2

1. Análise de falhas – aspectos gerais

2. Fractografia – influência da macro e microestruturas

3. Trabalho prático em grupo: análise de trabalhos de análise de falha. Discussão em grupo. Consolidação.

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 trabalho prático

1. Objetivos definidos?

2. Histórico do problema e levantamento de dados?

3. Formato adequado? Introdução/ procedimento experimental/ resultados / discussão / conclusões / referências

4. Qualidade de imagens e legendas adequados?

5. Descrição do procedimento experimental em acordo com conteúdo?

6. Sugestões de outras técnicas experimentais?

7. Coerência na formulação de hipóteses e conclusões.

8. Discutir diferenças de relacionamento com Cliente entre o trabalho do advogado e do perito técnico nos casos de análise de falha...

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 resumo

• Importância de levantamento de dados do processamento do material

• Importância de levantamento de dados das condições de uso do componente

• Importância não apenas do exame fractográfico, mas também da caracterização macro e microestrutural

• Boa documentação (clareza, acordo com objetivos)

• Cruzamento de informações com resultados e pesquisa bibliográfica para definição dos mecanismos atuantes e do modo de falha

• Neutralidade e ética são fundamentais

Universidade de São PauloEscola PolitécnicaDepto. Eng. Metalúrgica e de MateriaisPMT 2051 – Módulo 1: de análise de falhas Cesar R. F. Azevedo – aula 02 resumo

• O controle de qualidade dos aspectos macro e microestruturais de um componente é fundamental para otimizar a vida útil do componente;

• Os resultados de caracterização microestrutural e fractográfica do componente devem ser analisados junto com as informações de processamento e de uso do componente rompido para a determinação das possíveis causas das falhas.