Title: FLU
1FLUÊNCIA EM METAIS
2DEFINIÇÃO
- É o fenômeno de deformação lenta, sob ação de uma
carga constante aplicada durante longo período de
tempo a uma temperatura superior a 0,4 vezes
Temperatura de fusão em Kelvin - Ex Para o Alumínio, Tf 660ºC273K 933K
- 933K x 0,4 373,2K 273K 100,2ºC
- Ou seja, o faixa de temperatura a partir da qual
o alumínio estará sujeito a fluência inicia em
100,2ºC
3Aspecto da ruptura por fluência
4Redução na tensão máxima admissível em projetos
pelo efeito da fluência.
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6Redução na tensão máxima admissível em projetos
pelo efeito da fluência.
- TdfTensão que causa uma deformação por fluência
de 1 após 100.000 horas na temperatura
considerada - Trf Tensão que causa a ruptura do material por
fluência após 100.000 horas na temperatura
considerada - LR Tensão de ruptura na temperatura considerada
ou na temperatura ambiente (o que for menor) - LE Tensão de escoamento na temperatura
considerada ou na temperatura ambiente (o que
for menor)
7Ensaio de fluência
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10Ensaio de fluência curva típica
- Deformação instantânea Efeito do carregamento do
corpo de prova, do tipo elástica - Estágio primário onde a velocidade de fluência é
rápida ocorre nas primeiras horas. Velocidade de
def. decrescente -encruamento - Estágio secundário A taxa de fluência é
constante. Estágio de duração mais longo.
Equilíbrio entre os processos de encruamento e
recuperação - Estágio terciário Aceleração na taxa de
fluência, estricção seguido de ruptura.
11Efeito da tensão e da temperatura no
comportamento à fluência
- Quanto maior a temperatura e/ou a tensão maior a
deformação final por fluência que ocorre em menos
tempo. Menor o tempo de vida do componente.
12Cavidades nos contornos de grão antes da ruptura
por fluência que é intergranular
13Recuperação e relaxação
- Uma deformação plástica relativamente apreciável
permanece - A quantidade de deformação permanente depende do
tempo, da carga da temperatura e do valor da
tensão. - A relaxação corresponde uma queda gradual da
tensão originariamente produzida pela deformação
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15Medida da velocidade de fluência em estado
estacionário
16Tensão que causa uma deformação de 1 em 100.000h
(ou em 10.000h ou 1000h)
- Em geral a fluência que ocorre no estágio
primário é rápida (algumas horas) e seu valor
fica próximo a 1. Essa deformação para a grande
maioria das aplicações é considerada desprezível - Utilizando os resultados dos ensaios típicos de
fluência pode-se construir um gráfico tensão x
temperatura para os materiais, onde se determina
a tensão que causa uma deformação aceitável de 1
em um determinado intervalo de tempo (1000h
10.000h ou 100.000h), dependendo do tipo de
componente, para determinada temperatura
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18Fatores que influenciam a resistência à fluência
- tamanho de grão
- Baixas temperaturas Os contornos de grão freiam
o movimento das discordâncias Em geral grão
pequeno melhor. - Altas temperaturas Os mecanismos do processo de
fluência se desenvolvem nos contornos de grão,
movimentos de vazios e de discordâncias Em geral
grão grande melhor. - No exemplo ao lado, o caso b (fundição
unidirecional) apresenta tempo de ruptura 2,5X
maior que o caso a (fundição convencional), e
9X maior para lâminas monocristalinas. - Ao lado, fissuras intergranulares (ao longo do
contorno de grão) em tubo de aço inoxidável 304
19Fatores que influenciam a resistência à fluência
Composição química
- Todos os elementos químicos formadores de
carbonetos (com o carbono do aço) ou precipitados
de segunda fase nos materiais não ferrosos travam
o processo de fluência pois dificultam o
movimento dos contornos de grão. - Nos aços, o Molibdênio possui um efeito maior que
os demais elementos (Ti, V, W, Nb), quando
adicionado entre 0,5 e 1 .
20Gráfico log. tensão x log. tempo até a ruptura
- Como os ensaios de fluência tendem a ser muito
longos, a relação da tensão aplicada e o tempo
até a ruptura quando graficados em escala
logarítmica tendem a ser retas. Realiza-se
ensaios em tensões altas cuja duração do ensaio
tende a ser pequena e se extrapola as retas para
valores de tempo maiores.
21Influência da tensão e da temperatura sobre a
velocidade de fluência em estado estacionário.
(estágio secundário de fluência)
22Outros efeitos da alta temperatura
- Outro efeito degradante que atua sobre os
materiais quando expostos à alta temperatura,
além da fluência, é a oxidação superficial. - A reação química do material da superfície com o
meio forma compostos cerâmicos em geral frágeis
(óxidos, sulfetos etc...) que tendem a quebrar e
portanto reduzem a seção resistente do
componente. - Em aços se adiciona cromo em teores crescentes
para aumentar a resistência desses materiais à
oxidação em temperaturas crescentes. - Desta forma aços para trabalho a alta temperatura
em geral contém Mo de 0,5 até 1 (resistir à
fluência) e Cr de 1,5 até 9 (para resistir à
oxidação) antes de se optar por aços de alta
liga, do tipo inoxidável.
23Oxidação superficial causada pela elevada
temperatura
24Limites de temperatura considerando a oxidação e
a fluência para um tubo de caldeira
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