Título

CORRELAÇÃO ENTRE PARÂMETROS MICROESTRUTURAIS DO FERRO FUNDIDO NODULAR AUSTEMPERADO (ADI) COM SUAS PROPRIEDADES À FADIGA UTILIZANDO UMA ABORDAGEM BASEADA NA MECÂNICA DE FRATURA

CORRELATION OF NODULAR AUSTEMPERED DUCTILE IRON (ADI) MICROSTRUCTURAL PARAMETERS AND FATIGUE PROPERTIES USING AN APPROACH BASED ON FRACTURE MECHANICS

Autoria

Dias, José Felipe; Fonseca, Vinícius Rizzuti; Ribeiro, Gabriel de Oliveira; Godefroid, Leonardo Barbosa

DOI

10.5151/2594-5327-16645

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Resumo

Investiga-se a influência da temperatura e do tempo de austêmpera nas propriedades à fadiga do ferro fundido nodular austemperado (ADI) através de ensaios de tenacidade à fratura, limiar DKth e taxa de propagação de trinca por fadiga. Avalia-se a correlação de parâmetros microestruturais do ADI com propriedades mecânicas, tenacidade à fratura e limiar DKth. Três lotes de corpos-de-prova, extraídos de blocos Y, fundidos em condições industriais, foram austenitizados a 900°C por 1,5 h, e austemperados da seguinte maneira: o primeiro a 300ºC por 2 h, o segundo a 360°C por 1,5 h, e o terceiro, a 360°C por 0,6 h, com o objetivo de prod uzir microestruturas contendo austenita com dois teores de carbono e com duas dimensões de célula ferrítica. Os materiais foram caracterizados e analisados através de microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-X e ensaios mecânicos. Os materiais apresentaram taxas similares de propagação de trinca por fadiga, tenacidade à fratura variando de 94 a de 128 MPa.m1/2 e DKth no intervalo de 5,7 a 6,4 MPa.m1/2. Confirmou-se a influência dos seguintes parâmetros microestruturais nas propriedades mecânicas, tenacidade à fratura e limiar DKth do ADI: (a) fração volumétrica de austenita; (b) teor de carbono na austenita; tamanho da célula ferrítica e teor total de carbono na matriz. Verificou-se a existência de correlação do teor total de carbono na matriz e da célula ferrítica com a resistência ao impacto, com a tenacidade à fratura e com o limiar DKth.

 

An investigation has been accomplished to check the effect of temperature and austempering time on austempered ductile iron (ADI) properties by means of fracture toughness (KC) and fatigue threshold ( Kth) tests. The correlation of ADI microstructural parameters and ADI two mechanical parameters: KC and  Kth, is evaluated. Three sets of samples have ben extracted from ADI casting Y blocks produced in industrial conditions.and austenitized at 900°C for 1.5 hour. The austempering process has been performed in the following ways: the first set was austenitized at 300ºC for 4 hours, the second set at 360°C for 1.5 hour and the third at 3 60°C for 0.6 hour. These distinct austempering processes have been adopted in order to obtain distinct microstructures containing austenite with two different carbon rates and two ferritic cell sizes. The materials have been characterized by means of optical and electronic microscopy, X-ray diffraction and mechanical tests. All materials have presented equivalent fatigue crack propagation rates, fracture toughness in the range between 94 and 128 MPa·m1/2 and  Kth in the range between 5,7 and 6,4 MPa·m1/2. The experimental results have confirmed the effect of microstrucutral properties (austenitic volumetric rate, austenitic carbon rate, ferritic cell size, total matrix carbon content) on fracture toughness (KC) and fatigue threshold ( Kth). Further, it was found that following parameters: fracture toughness (KC), fatigue threshold ( Kth) and impact strength are correlated with the total matrix carbon content and ferritic cell size.

Palavras-chave

Ferro fundido nodular austemperado; Mecânica de fratura Propagação de trinca por fadiga; Fator cíclico limiar de intensidade de tensão.

Austempered ductile iron; Fracture mechanics; Fatigue crack growth; Fatigue threshold stress intensity range.