[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos] Aula 14 - Ensaio de Impacto II

[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos] Aula 14 - Ensaio de Impacto II

(Parte 1 de 3)

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Introdução

Conta-se que os primeiros exploradores do Ártico enfrentaram dificuldades fenomenais para levar a cabo sua missão, porque os equipamentos de que dispunham naquela época não suportavam as baixas temperaturas típicas das regiões polares.

Diz-se também que um dos fatores que ajudou a derrotar os alemães na Rússia, na Segunda Guerra Mundial, foi o rigoroso inverno russo.

Um fator que possivelmente contribuiu para isso foi a inadequação dos materiais usados na construção das máquinas de guerra.

Imagine esta situação: um soldado alemão, enfrentando um frio muito intenso, vendo a esteira do seu blindado romper-se, sem motivo aparente. Ou vendo a boca do canhão partir-se ao dar o primeiro tiro.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Introdução

A temperatura influencia muito a resistência de alguns materiais ao choque, ao contrário do que ocorre na resistência à tração, que não é afetada por essa característica.

Pesquisadores ingleses, franceses e alemães foram os primeiros a observar esse fato e a desenvolver ensaios que permitissem avaliar o comportamento dos materiais a baixas temperaturas.

Nesta aula você vai conhecer o ensaio de impacto a baixa temperatura.

Ficará sabendo o que é temperatura de transição, como ela pode ser representada graficamente e quais são os fatores que a afetam.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Temperatura de Transição

Ao ensaiar os metais ao impacto, verificou-se que há uma faixa de temperatura relativamente pequena na qual a energia absorvida pelo corpo de prova cai apreciavelmente.

Esta faixa é denominada temperatura de transição.

A temperatura de transição é aquela em que ocorre uma mudança no caráter da ruptura do material, passando de dúctil a frágil ou vice-versa.

Por exemplo, um dado aço absorve 17 joules de energia de impacto à temperatura ambiente (± 25ºC). Quando a temperatura desce a 23ºC, o valor de energia absorvida é pouco alterado, atingindo 16 joules. Este valor cai para 3 joules à temperatura de -26ºC.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Temperatura de Transição

Como esta passagem, na maioria dos casos, não é repentina é usual definir-se uma faixa de temperatura de transição.

A faixa de temperatura de transição compreende o intervalo de temperatura em que a fratura se apresenta com 70% de aspecto frágil (cristalina) e 30% de aspecto dúctil (fibrosa) e 70% de aspecto dúctil e 30% de aspecto frágil.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Temperatura de Transição

O tamanho dessa faixa varia conforme o metal.

Às vezes, a queda é muito repentina, como no exemplo anterior.

A definição dessa faixa é importante porque só podemos utilizar um material numa faixa de temperatura em que não se manifeste a mudança brusca do caráter da ruptura.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Gráfico

Pode-se representar a temperatura de transição graficamente.

Indicando-se os valores de temperatura no eixo das abscissas e os valores de energia absorvida no eixo das ordenadas, é possível traçar a curva que mostra o comportamento do material quanto ao tipo de fratura (frágil ou dúctil).

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Gráfico Gráfico de transição dúctil-frágil:

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Gráfico

A temperatura T1 corresponde à fratura 70% dúctil e 30% frágil.

A temperatura T3 corresponde à fratura 30% dúctil e 70% frágil.

E a temperatura T2 é o ponto no qual a fratura se apresenta 50% dúctil e 50% frágil.

O intervalo de temperatura de transição corresponde ao intervalo entre T1 e T3.

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Temperatura de Transição

Os metais que têm estrutura cristalina CFC, como o cobre, alumínio, níquel, aço inoxidável austenítico etc., não apresentam temperatura de transição, ou seja, os valores de impacto não são influenciados pela temperatura.

Por isso esses materiais são indicados para trabalhos em baixíssimas temperaturas, como tanques criogênicos, por exemplo.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Fatores que Influenciam

O intervalo de transição é influenciado por certas características como:

•Tratamento térmico - Aços-carbono e de baixa liga são menos sujeitos à influência da temperatura quando submetidos a tratamento térmico que aumenta sua resistência;

•Tamanho de grãos - Tamanhos de grãos grosseiros tendem a elevar a temperatura de transição, de modo a produzir fratura frágil em temperaturas mais próximas à temperatura ambiente. Tamanhos de grãos finos abaixam a temperatura de transição;

•Encruamento - Materiais encruados, que sofreram quebra dos grãos que compõem sua estrutura, tendem a apresentar maior temperatura de transição;

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