Title

DETERMINAÇÃO DA TENACIDADE À FRATURA EM MODO I DE ABERTURA DE UM AÇO SAE 4140 EMPREGANDO O MODELO DO CILINDRO ENTALHADO

DETERMINATION OF THE MODE I OPENING FRACTURE TOUGHNESS OF A SAE 4140 STEEL USING THE NOTCHED CYLINDER MODEL

Authorship

NASCIMENTO, MURILO VIVEIROS DO; SIMÃO, LARISSA GOMES; JESUS, WALISSON POGIAN DE; CARVALHO, EDUARDO ATEM DE

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SIMÃO, LARISSA GOMES

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JESUS, WALISSON POGIAN DE

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CARVALHO, EDUARDO ATEM DE

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DOI

10.5151/2594-4711-42925

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Abstract

A utilização de aços com propriedades semelhantes às do aço SAE 4140 é muito alta e relevante, especialmente em casos de peças as quais são submetidas a esforços trativos, onde predomina o Modo 𝐼 de abertura de trinca. Visto que a determinação da Tenacidade à Fratura (K_Ic) é custosa quando feita por meio de ensaios normatizados, propõe-se o Modelo do Cilindro Entalhado (MCE), já revisado por pares, ao material de estudo. Esse será normalizado para fins de usinagem dos corpos de prova e então temperado e revenido. O material passará por caracterização microestrutural e ensaios de dureza. Os corpos de prova lisos serão utilizados para determinação das propriedades mecânicas básicas de tração, enquanto os entalhados serão submetidos ao MCE. Um lote teste, na condição de “como recebido”, foi preparado metalograficamente e será submetido a ensaios de Dureza Rockwell C e de tração. A microestrutura ferrítica-perlítica foi observada; dureza obtida foi de 11,13 HRC; propriedades mecânicas obtidas por meio dos ensaios de tração preliminares foram: Tensão de Escoamento = 654 MPa; Módulo de Elasticidade = 207 GPa, Tensão Máxima à Tração = 775 MPa e Tensão de Ruptura = 719 MPa. Esses resultados orientarão a parte experimental com o lote oficial

THE USE OF STEELS WITH PROPERTIES SIMILAR TO THOSE OF SAE 4140 STEEL IS VERY HIGH AND RELEVANT, ESPECIALLY IN CASES OF PARTS THAT ARE SUBJECTED TO TENSILE STRESSES, WHERE MODE 𝐼 CRACK INITIATION PREDOMINATES. SINCE THE DETERMINATION OF FRACTURE TOUGHNESS (K_IC) IS COSTLY WHEN PERFORMED USING STANDARDIZED TESTS, THE NOTCHED CYLINDER MODEL (MCE), ALREADY PEER-REVIEWED, IS PROPOSED FOR THE STUDY MATERIAL. THIS WILL BE STANDARDIZED FOR THE MACHINING OF TEST SPECIMENS AND THEN TEMPERED AND ANNEALED. THE MATERIAL WILL UNDERGO MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION AND HARDNESS TESTS. SMOOTH TEST SPECIMENS WILL BE USED TO DETERMINE THE BASIC MECHANICAL TENSILE PROPERTIES, WHILE NOTCHED SPECIMENS WILL BE SUBJECTED TO THE MCE. A TEST BATCH, IN “AS RECEIVED” CONDITION, WAS PREPARED METALLOGRAPHICALLY AND WILL BE SUBJECTED TO ROCKWELL C HARDNESS AND TENSILE TESTS. A FERRITIC-PEARLITIC MICROSTRUCTURE WAS OBSERVED; THE HARDNESS OBTAINED WAS 11.13 HRC; THE MECHANICAL PROPERTIES OBTAINED THROUGH PRELIMINARY TENSILE TESTS WERE: YIELD STRENGTH = 654 MPA; MODULUS OF ELASTICITY = 207 GPA, MAXIMUM TENSILE STRENGTH = 775 MPA, AND TENSILE STRENGTH = 719 MPA. THESE RESULTS WILL GUIDE THE EXPERIMENTAL PART WITH THE OFFICIAL BATCH

Keywords

Tenacidade à Fratura, Aço SAE 4140, Modelo do Cilindro Entalhado, Índice de Triaxialidade

Fracture Toughness, SAE 4140 Steel, Notched Cylinder Model, Triaxiality Index