Estudo experimental da plasticidade cíclica e fadiga do aço inoxidável 304L

Abstract

O objetivo principal deste trabalho é a caracterização experimental do aço inoxidável 304L sob carregamentos cíclicos e monotônicos. Busca-se analisar comportamentos como: a influência da taxa de deformação e do tratamento térmico de normalização nas propriedades monotônicas; endurecimento/amolecimento cíclicos; Masing/não-Masing; evolução da tensão de escoamento cíclica; comportamento de fadiga; propagação de trincas de fadiga e transformação de fase martensítica induzida por carregamentos cíclicos. A metodologia utilizada foi a realização de ensaios monotônicos de tração sob diversas taxas de carregamento no material nas condições de como recebido e após o tratamento térmico da normalização. Além disto, ensaios cíclicos do tipo tração/compressão e torção alternada controlados por deformação foram realizados. Por fim, foram realizadas análises metalográficas para caracterização da microestrutura do aço 304L antes e depois de ensaios cíclicos e foram feitas medições de dureza para analisar a influência da normalização no aço 304L. Os resultados revelam forte dependência da taxa de deformação e da normalização no comportamento elasto-plástico monotônico do aço 304L. A normalização ainda induziu a diminuição na dureza do material. No contexto da plasticidade cíclica, o aço 304L não apresenta estabilização das amplitudes de tensão para diferentes amplitudes de deformação prescritas, principalmente devido ao efeito do endurecimento secundário, que predomina pela maior parte dos experimentos. As análises metalográficas indicam que o endurecimento secundário pode estar relacionado à transformação de fase martensítica no aço 304L. Foram observados outros fenômenos como: efeito não-Masing, extensão axial nos ensaios de torção pura e evolução da tensão de escoamento cíclica. Em fadiga, a medida de deformação equivalente de von Mises não é capaz de correlacionar as vidas observadas nos ensaios de tração/compressão e torção alternada. O comportamento das trincas macroscópicas de fadiga é dependente da amplitude de deformação para o aço 304L. Em altas amplitudes, ocorre a propagação de trincas em modo misto, enquanto baixas amplitudes ocasionam propagação no modo normal, isto é, na direção da tensão normal máxima.