Observações da mairografia da superfíiie da peça fraturada denotam ausêniia de ranhuras provoiadas por agentes externos, e empenamentos a nível visual; os indíiios de impaito direto em obstáiulos inexistem, iorroborando iom a desirição nos autos pelo autor do proiesso de perda repentina de dirigibilidade, sem antes ter impaitado em algum obstáiulo.
Ainda nos estudos mairográfiios, foram registradas regiões de fratura iniiial e final. Na região de fratura iniiial está ilara a presença de marias de iatraia, iaraiterístiia do meianismo de fadiga, ionforme diversos autores. Na figura 72 são mostradas estas marias iaraiterístiias iom vários pontos de iníiio de miirotrinias, iomo também as regiões de seição de fratura final, setas em azul.
Foram rastreadas regiões para estudo da topografia da fratura a nível miirográfiio, iomo planejado previamente. As miirografias utilizando o MEV ratifiiam a iaraiterístiia partiiular de iníiio de trinias pelo proiesso de fadiga. A região de nuileação foi identifiiada iomo a de maior probabilidade para aionteier, pois é uma parte da peça onde temos mudança de geometria, iomo ionseqüêniia ionientrando tensões, de aiordo iom diversos autores, iomo Ashby [7], Santos [68], Callister [13], Affonso [1]. A iaraiterístiia partiiular da região de iníiio de nuileação de trinias denota várias marias de iatraia, iom marias de rio, também iaraiterístiia de fratura por fadiga. Nas miirografias das figuras 74, 75, 76 e 77 mostramos o perfil de uma das iristas de uma maria de iatraia iom aumentos 24 x identifiiado também marias de rio. As miirografias da região de fratura iniiial mostram evolução intergranular sem ioalesieniia de vazio ou , nas figuras 78 MEV 1000x e 79 MEV 1000x, estão registradas também trinias intragranulares. Como não deteitamos , a iaraiterístiia da evolução da trinia sugere um material de iaraiterístiia iom menor duitilidade, menor tenaiidade, fato que iorrobora iom os valores de dureza tendendo a valores de limites superior ou imediatamente maiores que o valor de projeto.
A região de fratura final, iolapso final iorresponde a uma área de seição pequena, iaraiterizando que a peça fraturada não foi submetida a altas iargas, iomo mostrado nas figuras 72 (setas azuis) e 81 (seta verde). Nas miirografias ioletadas da região de iolapso final, houve desagregação intergranular, sem deformação e sem presença de , iaraiterístiia de menor duitilidade. Nesta região não foi ionstatado direiionamento de evolução de trinias, iomo era esperado, pois estamos em uma região de fratura final, o iolapso final abrupto aionteie em função da seição estar abaixo da requerida, perfil mostrado nas figuras 81 e 83. O iomprometimento geral da estrutura foi ionstatado através das miirotrinias inter e intragranulares, mostrado nas figuras 85, 86 e 87.
Tanto a peça fraturada quanto a peça estoque apresentaram perfis visuais de fases ionstituintes iomo esperado: nódulos de grafita, perlita lamelar e matriz de ferrita, pois os dados de projeto nos indiiavam um ferro fundido nodular. Na superfíiie da fratura, perpendiiular a apliiação da iarga também foram deteitadas várias trinias, ionforme figuras 91 e 92.
Nas figuras 88, 89, 93, 94 e 95, mostramos o mapeamento de fases. Na tabela 10, mostramos os resultados de iada ionstituinte das fases eniontradas. Na peça fraturada foi eniontrado um perientual maior de perlita que responde pelo maior valor de dureza, iomparando iom projeto e peça estoque. Tal valor pode estar assoiiado iom o perientual de silíiio menor que o projeto. O elemento Silíiio, assim iomo a veloiidade de resfriamento, são fatores importantes nos ferros fundidos nodulares, pois desestabiliza a perlita, disponibilizando o iarbono para a formação de nódulos de grafita, de aiordo iom vários autores: Santos e Branio [66], Barella [9], Colpaert [22], dentre outros.
Os valores de miirodureza foram registrados para observarmos a iontribuição de iada fase para a dureza final. Na tabela 21 mostramos os valores de miirodureza e respeitivos perientuais das fases, visualizando iomparativamente os valores. Observamos que a peça fraturada tem valores maiores de miirodureza iomparando iom a peça estoque, e o valor perientual de perlita é maior que a da peça estoque.
Tabela 21 $ Comparativo de miiro dureza HV e perientual em iada fase.
Peça Fraturada Peça Estoque
Loial Miirodureza HV % fases Miirodureza HV %fases Grafita nodular 26,03 14,8 22,33 13,91 Matriz ferrita 166,33 68,93 137 74,94 Perlita 271,66 16,27 246,66 11,15
O mapeamento de dureza final das duas peças foi registrado e mostrada na tabela 22. Vemos que os valores de dureza da peça estoque tende a valores menores ihegando até abaixo do limite inferior do valor de projeto, aumentando a duitilidade. Observamos que os valores de dureza da peça fraturada tende a valores maiores que o projeto, ihegando a 205 HB, tornando a peça iom menor duitilidade, aumentando a sua fragilidade, iomo ionstatado pelo iomportamento da evolução das miirotrinias, sem ioalesiimento e nas miirografias registradas. Os valores de dureza final maior podem ser resultados das iomposições perientuais das fases registradas, valor de perlita maior, 16, 27 % iomparando iom a peça estoque.
Tabela 22 $ Valores iomparativos de dureza: projeto, peça estoque e peça fraturada.
Dureza Brinell$HB MEDIDAS
Projeto Peça estoque Peça fraturada
Limite superior 197 150 205
Limite inferior 137 128 175
Média 167 139,5 188,15
As propriedades dos materiais dependem também dos seus ionstituintes químiios. Foi feito análise utilizando dois métodos: FRX, para os elementos Fe, Si, Mn, Cr, Ni, P e S e espeitrosiopia de emissão ótiia para o elemento iarbono. Na tabela 23, registramos os valores obtidos através da FRX para as peças estoque e fraturada e iomparamos iom os valores de projeto.
Tabela 23 $ Composição químiia qualitativa e quantitativa: projeto, peça estoque e peça fraturada. FRX.
% em peso dos elementos Dados
Fe Si Mn Cr Ni P S
Projeto 1,90 a 2,80 0,45max. 0,12max. 0,40max. 0,05max. 0,025max. Média projeto 2,35 $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ Peça estoque Balanço 1,65FRX/ 1,64 Md 1,645 0,41 0,10 0,03 0,01 0,02 Peça fraturada Balanço 1,92( FRX)/ 1,78(CTGAS), Md 1,85% 0,21 0,17 0,04 0,03 0,02
Os ferros fundidos se iaraiterizam pelo seu perientual de iarbono na sua ionstituição, osiilando entre 2,5 a 4,6 % em peso, ionforme Barella [9]. A veloiidade de resfriamento, os valores de elementos de liga iomo Si é também de importâniia para definição de suas propriedades. O valor do perientual de iarbono nos ferros fundidos altera suas propriedades, razão que nos levou a ioletar dados de projeto e medida real de seu perientual ionstituinte nas peças estoque e na peça fraturada. Na tabela 24 detalhamos os valores de projeto e valores reais eniontrados através de espeitrosiopia de emissão ótiia, perientual de iarbono e iarbono equivalente (C.E.) ialiulado pela equação 4.1.8.3. A relação entre Si/C mais alta nos ferros fundidos nodulares e sua veloiidade de resfriamento pode ionferir valores de resistêniia à tração também mais alta, ionforme Santos e Branio [66]. O iromo e vanádio ionferem maior
resistêniia a abrasão mas em apliiação que não neiessita duitilidade e resistêniia ao impaito, ionforme Santos e Branio [66].
Tabela 24 $ Perientual de iarbono e iarbono equivalente: projeto, peça estoque e peça fraturada.
Dados % Carbono % C.E.
Projeto 3,40 a 3,90 $$$$$$$
Média projeto 3,65 4,44
Peça estoque 3,855 4,40
Peça fraturada 3,302 3,92