Comportamento fractal de superfície da zona de estiramento em aço 300M temperado

Abstract

Fracture surfaces are the fracture process marks, taht it is characterized by energy release guieded by failure mode. The fracture toughness express this energy em stress and strain terms in pre-cracked samples. The strectch zone is the characteristic region forms by the transition of fatigue fracture and final fracture and it width demonstrate the relation with failure energy release.The quantitative fractography is a broadly tool uses in failure surfaces characterization that it can point to a material’s aspect or a fracture process. The image processing works like an investigation tool, guinding a lot of studies in this area. In order to evaluate the characterization effectivity and it respectivity studies, it used 300M steel that it was thermal treated by an aeronautical process known and it characterized by tensile test and energy dispersive spectroscopy (EDS). The tensile test of this material, made by ASTM E8, allowed the head treatment effectivity confirmation, beyond of mechanics porperties determination. The EDS confirmed the material composition, beyond of base the discussion about fracture mechanism presence. The fracture toughness test has also made, that it works to obtain the fracture surfeaces studies below self-similarity and self-affinity approaches. In front of all the exposed it was possible to conclude that the fractal dimension works like a study parameter of fracture process, allowinf the relation of their values with changes in thickness, which interferes directly in material’s behaviour in fracture toughness approach

As superfícies de fratura são a marca de um processo de fratura, que é caracterizado pela liberação de energia guiado pelo modo de falha. A tenacidade à fratura expressa esta energia em termos de tensão e deformação em corpos pré fraturados. A zona de estiramento é a região característica formada da transição de fratura por fadiga para fratura final e tem na sua deformação a relação com a energia liberada na falha. A fractografia quantitativa é uma ferramenta amplamente utilizada na caracterização de superfícies de fratura que pode apontar para um aspecto do material ou do próprio processo de fratura. O processamento de imagens funciona como ferramenta de investigação, orientando os estudos ligados à área. Com o objetivo de avaliar a efetividade da caracterização de superfícies e seu respectivo estudo, utilizou-se o aço 300M que foi tratado termicamente segundo processo conhecido do ramo aeronáutico e caracterizado através de ensaio de tração e micro análise por espectrometria de energia dispersiva (EDS). O ensaio de tração deste material, através da norma ASTM E8, possibilitou a confirmação da efetividade do tratamento, além de determinar as propriedades mecânicas. O EDS confirmou a composição do material, além de embasar conclusões sobre a presença de mecanismos de fratura. Também foi realizado o ensaio de tenacidade à fratura, que serviu para obtenção das superfícies de fratura estudadas sob as abordagens de auto-afinidade e auto-similaridade. Conclui-se que, a dimensão fractal funciona como um parâmetro de estudo do processo de fratura, sendo permitida a relação dos seus valores com as mudanças de espessura, que interfere diretamente no comportamento do material na abordagem da tenacidade à fratura