Estudo do comportamento elasto-plástico cíclico de uma nova liga martensítica com médio teor de carbono

Abstract

Neste trabalho pretende-se estudar uma nova liga martensítica com médio teor de carbono que está a ser desenvolvida com o objetivo de integrar as futuras linhas ferroviárias. Uma vez que esta liga poderá vir a ser sujeita a carregamentos cíclicos complexos e a condições de serviço adversas, é essencial o conhecimento do efeito da temperatura de transformação martensítica na resposta elasto-plástica cíclica da liga. O objetivo deste trabalho é fazer uma análise do comportamento elasto-plástico cíclico no regime de fadiga oligocíclica da nova liga para três temperaturas de transformação martensítica (320ºC, 350ºC, 380ºC). Numa primeira fase, foram realizados ensaios em controlo de deformação, com amplitudes de deformação entre 0,5% e 1,0% para as três temperaturas de transformação. Numa segunda fase, foi efetuado o estudo da resposta tensão-deformação, assim como as relações tensão-vida, deformação-vida e energia-vida da liga. Numa terceira fase, observou-se a microestrutura e as superfícies de fratura por microscopia eletrónica de transmissão e por microscopia eletrónica de varrimento, com a finalidade de observar os principais mecanismos de fratura. Os resultados deste estudo mostram que esta nova liga martensítica com médio teor de carbono apresenta um pequeno comportamento de amaciamento cíclico por deformação nos primeiros ciclos, seguido de uma fase praticamente estável até à sua fase de rotura independentemente das temperaturas e da amplitude de deformação aplicada. A partir das curvas deformação-vida, foi possível verificar que para vidas mais curtas, a liga terá um comportamento melhor à fadiga para a temperatura de 380ºC. Para vidas mais longas, a liga terá um melhor comportamento para a temperatura de 350ºC.

The new martensitic alloy with medium carbon content under study is a recent alloy and it study may allow it to be applied in future railway lines. Since this alloy may be subject to complex cyclic loadings and adverse service conditions, it is essential to know the effect of the martensitic transformation temperature on the cyclic elasto-plastic response of the alloy.The objective of this work is to analyze the cyclic elasto-plastic behaviour in the low-cycle fatigue regime of the new alloy for three martensitic transformation temperatures (320ºC, 350ºC, 380ºC). In a first phase, tests were carried out in strain control, with strain amplitudes between 0.5% and 1.0% for the three transformation temperatures. In a second phase, the stress-strain response was studied, as well as the stress-life, strain-life and energy-life relationships of the tested alloy. In a third phase, the microstructure and fracture surfaces were observed by transmission electron microscopy and by scanning electron microscopy, in order to observe the main fracture mechanisms.The results of this study show that this new martensitic alloy with medium carbon content presents, regardless of the temperatures and the applied strain amplitude, a small cyclic strain softening behaviour at the first cycles, followed by a stable phase until the failure phase. From the strain-life curves, it was possible to verify that for shorter lifetimes, the alloy will have a better fatigue behaviour at a temperature of 380ºC. For longer lives, the alloy will perform better at a temperature of 350ºC.