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Title: Avaliação da tenacidade à fratura e da resistência à fadiga de dois aços utilizados em eixos de carros torpedos.
Authors: Sodré, Ricardo Tadeu Meneses
metadata.dc.contributor.advisor: Godefroid, Leonardo Barbosa
Keywords: Tenacidade à fratura
Fadiga
Eixos
Aço
Carros torpedos
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: SODRÉ, R. T. M. Avaliação da tenacidade à fratura e da resistência à fadiga de dois aços utilizados em eixos de carros torpedos. 2006. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2006.
Abstract: Fadiga e fratura de eixos ferroviários são problemas técnicos que vêm sendo tratados nos estudos de comportamento mecânico dos materiais. A fratura de eixos de carros torpedos em operação traz perda de produção e custo elevado para substituição dos mesmos. Neste trabalho foi estudada a tenacidade à fratura através do parâmetro CTOD e o crescimento de trinca por fadiga da / dNxΔK para dois tipos de aços aplicados em eixos de carros torpedos de indústria siderúrgica: o ASTM A21 grau H e o AISI/SAE 4130, na condição de tratamento térmico temperado e revenido. A principal diferença entre estes dois tipos de aços é a composição química. Corpos-de-prova do tipo C(T), com espessura B =12,5mm, largura W =50mm na orientação L-R foram usados nos experimentos. A freqüência de ensaio foi de f= 30Hz e razão entre tensões R =0,1. Os resultados mostraram que o tamanho de trinca máxima admissível para o ensaio de tenacidade à fratura foi 70,3% maior para o material AISI/SAE 4130, associada a uma resistência mecânica 20,6% maior. Na região I da curva sigmoidal de log(da / dN)xlog(ΔK) , o valor para o limiar de intensidade de tensão th ΔK foi 6% superior para o material ASTM A21 grau H, sendo então mais resistente ao crescimento de trinca por fadiga. Por outro lado foi observado um comportamento praticamente idêntico da taxa de propagação da trinca por fadiga nas regiões II e III. Nos dois tipos de aço o mecanismo de fechamento de trinca por fadiga foi predominantemente induzido por rugosidade, sendo mais acentuado no aço do tipo ASTM A21 grau H.
metadata.dc.description.abstracten: Fatigue and fracture of railway shafts are technical problems that have been treated in studies of mechanical behavior of materials. The pugh car shafts fracture during operation causes production losses and high cost to replace them. In this work, it has been studied the fracture toughness through CTOD parameter and the fatigue crack growth da / dNxΔK , of two steel types applied in pugh car shafts of a steel plant: the ASTM A21 grade H and AISI/SAE 4130 quenched and tempered. The main difference between these two steel types is their chemical composition. C(T) specimens, with B =12,5mm thickness and W =50mm width in L-R orientation were used in the experiments. The testing frequency was f=30Hz at stress ratio of R =0,1. Results revealed that the maximum admissible crack size to fracture toughness testing was 70,3% higher to AISI/SAE 4130 material, associated with 20,6% higher mechanical tensile strength. In the region I of sigmoid curve log(da / dN)xlog(ΔK) , the value of stress intensity threshold th ΔK was 6% higher to ASTM A21 grade H material, being more resistant to fatigue crack growth. In the other hand, it has been seen an identical behavior of fatigue crack propagation rate in the regions II and III. In both types of steel, the fatigue crack closure mechanism is predominantly induced by rugosity, and stronger in ASTM A21 grade H steel type.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2815
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