Avaliação da tenacidade à fratura e da resistência à fadiga de dois aços utilizados em eixos de carros torpedos.

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.