3. THE LEVEL SET MODEL
3.4 Numerical Discretization
Como pode ser visto na Figura 70, no geral, as amostras apresentam pequenos
dimples, e, em algumas regiões, fratura pelo mecanismo de clivagem dos precipitados
mais facetados, indicando que a fratura se estende por uma mistura desses dois micro- mecanismos. Partículas maiores que não são clivadas apresentam um campo de deforma- ção plástica bastante signiĄcativo ao redor dessas partículas. Em menor escala, pequenos
dimples são formados, mas ao contrário da liga 2024, estes não se estendem tão signiĄcati-
vamente quanto observado pela liga 2024-S1 (Figura 68) e 2024-S2 (Figura 69), indicando um comportamento mais frágil dessas ligas. Isso pode ser comprovado pelo fato de que, o valor de tenacidade à fratura e dureza dessa liga, é menor e maior, respectivamente, quando comparado com a liga 2024.
Kaçar e Güleryüz (KAÇAR; GÜLERYÜZ, 2015), obtiveram resultados parecidos em relação a mistura de fratura apresentando dimples e clivagem de partículas maiores a partir da superfície de fratura de corpos de prova solubilizados a 480◇C e envelhecidos
a 145 ◇C por 10h e 12h ensaiados por tração. Um resultado interessante apresentados
pelo trabalho supracitado, é que só se pôde distinguir uma fratura mais rugosa, típica de materiais mais dúcteis, com dimples mais distribuídos na superfície, quando as amostras foram envelhecidas na mesma temperatura, porém com um tempo de envelhecimento de 96h.
(a) Estado de entrega (b) Subenvelhecida (8h)
(c) Máximo de dureza (12h) (d) Superenvelhecida (12h)
Figura 70 Ű Comparação das superfícies de fratura da liga 7075 obtidas por MEV do estado de entrega (a), subenvelhecida (8h) (b), máximo de dureza (12h) (c) e superenvelhecida (24h) (d).
Conclusões
Diante dos resultados obtidos neste trabalho as seguintes conclusões podem ser apresentadas:
1) Em relação à caracterização microestrutural das ligas estudas pode-se concluir que: Tanto para a liga 2024 quanto para a liga 7075, as técnicas de caracterização micro- estrutural utilizadas neste trabalho não permitiram estabelecer com mais profundidade características microestruturais mais peculiares e presentes nas diferentes condições de tratamentos térmicos, especialmente no caso das precipitações secundárias.
Qualitativamente pode se aĄrmar que a liga 2024 apresenta uma estrutura carac- terizada por menor fração volumétrica de intermetálicos primários insolúveis e um ban- deamento mais grosseiro que a liga 7075. Esta diferença obviamente decorre da diferença químicas entre os respectivos sistemas e do fato de as duas ligas terem sido fornecidas em diferentes graus de laminação a quente, estando a liga 2024 com menor grau de redução (espessura de 38 mm) em comparação com a liga 7075 (espessura de 26 mm).
2) Em relação aos ensaios de tenacidade à fratura, pode se concluir que: 2.1) Liga 2024
No caso da liga 2024, tanto para a Série 1 quanto para a Série 2, os resultados de tenacidade à fratura não atendem aos requisitos da norma ASTM E 1304 e nem aos fundamentos da Mecânica da Fratura Elástico-Linear em condições de deformação plana, uma vez que os critérios de validação dos ensaios relativos ao modo de carregamento e valor da espessura crítica (B𝑚𝑖𝑛) não foram atendidos.
Tanto na Série 1 quanto na Série 2 veriĄca-se a ocorrência de modo de carrega- mento misto I + II, com elevado desvio da planicidade da superfície de fratura, mesmo aumentando-se o valor de espessura de B = 15 mm para B = 25 mm. No caso especíĄco da Série 2, veriĄcou-se ainda que as dimensões dos corpos de prova utilizados estão aquém do valor mínimo de B𝑚𝑖𝑛, estando portanto as amostras ensaiadas em condições de estado
plano de tensões e não, como esperado em condições de estado plano de deformações. Os desvios da linearidade elástica foram tanto mais elevados para as amostras nas condições de subenvelhecimento, o que indica eleva tenacidade do material nestas condições.
Os valores mais baixos de tenacidade à fratura se deram no estado de entrega (2024-T351) e em 5h de envelhecimento por 190 ◇C, apesar da liga envelhecida não apre-
sentar máxima dureza neste tempo e sim em 3h. O maior valor de tenacidade à fratura (condicional) encontrado foi de 73,5 MPa√𝑚, para a condição subenvelhecida (1h) com a ressalva de que o ensaio não foi válido devido ao grande desvio de trinca fugindo dos
limites da MFLE. 2.2) Liga 7075
Em relação à liga 7075, a tenacidade à fratura do material não apresentou signi- Ącativa variação com o tempo de envelhecimento variando entre 8h, 10h, 12h, 16h e 24h para a temperatura de 145 ◇C mesmo tendo a dureza sofrido algumas variações signiĄca-
tivas. Adicionalmente, esses valores apesar de pouco variantes, são bem maiores quando comparados com o estado de entrega dessa liga (7075-T651).
3) Em relação aos micromecanismos de fratura pode-se concluir que:
De maneira geral, as superfícies de fraturas obtidas nos ensaios de tenacidade à fratura das amostras tanto das ligas 2024 e 7075, nas diferentes condições de tratamentos térmicos, apresentaram a presença dos dimples clássicos, em muitos casos associados à clivagem dos precipitados mais grosseiros. Qualitativamente, o tamanho médio e a dis- tribuição dos dimples variaram de acordo com o grau de envelhecimento: no caso das amostras subenvelhecidas, mais tenazes, estes dimples se mostraram mais reĄnados e em maiores quantidades, enquanto no caso das amostras superenvelhecidas, dimples maiores, associados a partículas maiores inerentes ao tratamento.
No caso da liga 2024 os dimples se mostraram mais uniformemente distribuídos e mais arredondados. No caso da liga 7075, os dimples se mostraram mais heterogêneos e se veriĄca ainda a presenta de pequenos lábios de cisalhamento, aparentemente orientados em relação à direção de laminação.
4) Em relação aos ensaios de tração: 4.1) Liga 2024
A liga 2024 apresentou um comportamento sob tração bastante dependente das condições de envelhecimento. As amostras subenvelhecidas apresentaram indícios do fenô- meno da precipitação dinâmica e maior tenacidade, ductilidade (maior redução de área e maior deformação no instante da fratura) e coeĄciente de encruamento. A identiĄcação da ocorrência da precipitação dinâmica nessas ligas abre boa perspectiva para a investigação do fenômeno do autorreparo nas condições de subenvelhecimento.
No caso das ligas superenvelhecidas, veriĄca-se uma redução na ductilidade, na tenacidade e no coeĄciente de encruamento, em que pese os valores mais baixos de dureza. Este fenômeno pode estar associado ao engrossamento dos precipitados com o tempo de envelhecimento, o que facilita a nucleação de dimples e, por consequência a nucleação de trincas, reduzindo a capacidade do material em absorver energia de deformação.
Os resultados de tração para a liga 2024 estão, de maneira geral coerentes com os resultados de tenacidade à fratura, uma vez que as ligas na condição subenvelhecida apresentaram-se mais tenazes tanto sob tração quanto na presença de trincas.
4.2) Liga 7075
Diferentemente da liga 2024, os ensaios de tração na liga 7075, nas diferentes condições de tratamentos térmicos, não apresentaram indícios de precipitação dinâmica.
Além disso, veriĄca-se que ocorreu pouca variação no comportamento mecânico no limite de resistência à tração, na tenacidade, no coeĄciente de encruamento e na duc- tilidade das amostras nos tempos de envelhecimento 8h, 10h (subenvelhecimento), 12h, 16h e 24h (superenvelhecimento).
Desta forma, a liga 7075 apresentou um comportamento sob tração que não apre- senta uma boa correlação com aquele veriĄcado nos ensaios de tenacidade à fratura.
Sugestões para trabalhos futuros
Em função dos resultados obtidos neste trabalho bem como das diĄculdades enfren- tadas no mesmo, sugere-se como investigações em trabalhos futuros os seguintes temas:
1) Caracterização, através de técnicas analíticas com maior poder de resolução, dos aspectos microestruturais das fases intermetálicas presentes nas ligas 2024 e 7075, submetidas aos ciclos térmicos propostos neste trabalho, como o tamanho, a distribuição, morfologia e composição química.
2) Caracterizar a tenacidade à fratura da liga 2024 utilizando corpos de prova
chevron de maiores dimensões e/ou utilizando as técnicas da mecânica da fratura elasto-
plástica (integral J e/ou CTOD).
3) Caracterização das propriedades mecânicas em outras orientações em relação à direção de laminação, de forma a estabelecer a inĆuência da anisotropia sob a resposta à tração, à fratura e em relação a eventual precipitação dinâmica, de amostras ensaiadas nas condições executadas no trabalho que ora se encerra e em outros ciclos térmicos alternativos.
4) Avaliar a resposta em fadiga, seja através de curvas S-N, seja através de curvas de Paris (da/dN), de amostras ensaiadas nas condições executadas no trabalho que ora se encerra e em outros ciclos térmicos alternativos, de forma a avaliar a efetividade da ocorrência do proposto fenômeno do autorreparo (self healing).
5) Avaliar a resposta em condições de corrosão sob tensão de amostras ensaiadas nas condições executadas no trabalho que ora se encerra e em outros ciclos térmicos alternativos, de forma a contribuir para controvérsia em torno da dualidade tenaciĄcação x perda de resistência à CST em ligas de alumínio.
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