FLU

1
FLUÊNCIA EM METAIS
2
DEFINIÇÃO

• 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

3
Aspecto da ruptura por fluência
4
Redução na tensão máxima admissível em projetos
pelo efeito da fluência.
5
(No Transcript)
6
Redução 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)

7
Ensaio de fluência
8
(No Transcript)
9
(No Transcript)
10
Ensaio 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.

11
Efeito 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.

12
Cavidades nos contornos de grão antes da ruptura
por fluência que é intergranular
13
Recuperação 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

14
(No Transcript)
15
Medida da velocidade de fluência em estado
estacionário
16
Tensão 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

17
(No Transcript)
18
Fatores 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

19
Fatores 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 .

20
Gráfico 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.

21
Influência da tensão e da temperatura sobre a
velocidade de fluência em estado estacionário.
(estágio secundário de fluência)
22
Outros 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.

23
Oxidação superficial causada pela elevada
temperatura
24
Limites de temperatura considerando a oxidação e
a fluência para um tubo de caldeira
25
(No Transcript)