Título

COMPORTAMENTO MECÂNICO DE PRECIPITADOS EM IMPLANTES DE QUADRIL FABRICADOS EM AÇO INOXIDÁVEL UNS S31675

MECHANICAL BEHAVIOR OF PRECIPITATES IN HIP IMPLANTS MANUFACTURED IN UNS S31675 STAINLESS STEEL

Autoria

Santos, Claudio Teodoro dos; Abud, Ibrahim de Cerqueira; Monteiro, Maurício de Jesus; Medina, Jorge Arturo Hinostroza; Fernandes, Wellington Gilbert; Caminha, Ieda Maria Vieira

DOI

10.5151/1516-392X-30780

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Resumo

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da deformação elástica cíclica e da deformação plástica no comportamento mecânico dos precipitados presentes em um implante fabricado em aço inoxidável UNS S31675. O teste foi iniciado com carregamentos cíclicos e finalizado com carregamento contínuo de dobramento até a ruptura total do implante, no intuito de avaliar se os precipitados sofrem fratura e/ou decoesão da matriz. A flexão ocasionada pelo teste de fadiga resultou em zonas de tração nos lados lateral e posterior e compressão nos lados medial e anterior do implante. Após 6 milhões de ciclos ocorreu a fratura parcial do implante na aresta entre os lados lateral e posterior (zonas de tração). Os resultados mostraram a existência de estrias na superfície de fratura do implante, indicando que a fadiga foi o mecanismo de falha predominante. A análise microestrutural mostrou que os precipitados não fraturaram na região de falha por fadiga, mas sofreram fratura e decoesão na região submetida a deformação plástica por dobramento. Concluiu-se que, embora os precipitados sejam considerados sítios preferenciais para nucleação de trincas de fadiga, eles são capazes de suportar carregamentos cíclicos no regime elástico, mesmo com grau de flexão da haste, onde zonas de tração e compressão são criadas.

 

The aim of this study is to evaluate the effect of elastic and plastic deformation on the mechanical behavior of the precipitates present in an implant made of UNS S31675 stainless steel. The test was initiated with cyclic loading and finished with continuous bending load until the rupture, in order to evaluate if the precipitates undergo fracture and/or decohesion. The flexion caused by the fatigue test resulted in zones of traction on the lateral and posterior sides and compression on the medial and anterior sides of the implant. After 6 million cycles, fracture of the implant occurred at the edge between the lateral and posterior sides (traction zones). Results showed the existence of striations on the fracture surface, indicating that fatigue was the failure mechanism. Microstructural analysis showed that the precipitates did not fracture in the region of fatigue failure, but they undergone fracture and decohesion into the region submitted to plastic deformation by bending. It was concluded that, although precipitates are considered preferential sites for nucleation of fatigue cracks, they are able to withstand cyclic loading in the elastic regime, even with degree of flexion of the implant, where traction and compression zones are created.

Palavras-chave

Implante de quadril, Aço inoxidável, Fase Z, Fadiga

Hip implant, Stainless steel, Z-Phase, Fatigue