O transporte de gás e derivados de petróleo é realizado pelo uso de tubulações, denominadas de oleodutos ou gasodutos, que necessitam de elevados níveis de resistência mecânica e corrosão, aliadas a uma boa tenacidade à fratura e resistência à fadiga. A adição de elementos de liga nesses aços, Ti, V e Nb entre outros, é realizada para o atendimento destes níveis de resistência após o processamento termomecânico das chapas para fabricação destes dutos, utilizando-se a norma API 5L do American Petroleum Institute, API, para a classificação destes aços. A adição de elementos de liga em associação com o processamento termomecânico visa o refino de grão da microestrutura austenítica, o qual é transferido para a estrutura ferrítica resultante. O Brasil é o detentor das maiores reservas mundiais de nióbio, que tem sido apresentado como refinador da microestrutura mais eficiente que outros elementos, como o V e Ti. Neste trabalho dois aços, denominados Normal e Alto Nb foram estudados. A norma API propõe que a soma das concentrações de Nióbio, Vanádio e Titânio devem ser menores que 0,15% no aço. As concentrações no aço contendo mais alto Nb é de 0,107%, contra 0,082% do aço de composição normal, ou seja, ambos atendem o valor especificado pela norma API. Entretanto, os aços são destinados ao uso em dutovias pela PETROBRÁS que impõe limites nos elementos microligantes para os aços aplicados em dutovias. Deste modo estudos foram desenvolvidos para verificar se os parâmetros de resistência à tração, ductilidade, tenacidade ao impacto e resistência à propagação de trinca por fadiga, estariam em acordo com a norma API 5L grau X70 e com os resultados que outros pesquisadores têm encontrado para aços dessa classe. Ainda, como para a formação de uma dutovia os tubos são unidos uns aos outros por processo de soldagem (circunferencial), o estudo de fadiga foi estendido para as regiões da solda e zona termicamente afetada (ZTA). Como conclusão final observa-se que o aço API 5L X70 com Nb modificado, produzido conforme processo desenvolvido pela ArcelorMittal - Tubarão, apresenta os parâmetros de resistência e ductilidade em tração, resistência ao impacto e resistência a propagação de trinca em fadiga (PTF) similar aos aços API 5L X70 com teores de Nb = 0,06 % peso e aqueles da literatura com teores de Nb+Ti+V < 0,15% peso. O metal base, metal de solda e zona termicamente afetada apresentaram curvas da/dN x &#916;K similares, com os parâmetros do material C e m, da equação de Paris, respectivamente na faixa de 3,3 - 4,2 e 1.3x10-10 - 5.0x10-10 [(mm/ciclo)/(MPa.m1/2)m]. / The transport of gas and oil is performed by pipelines, which require high levels of mechanical and corrosion strengths, combined with good fracture toughness and fatigue resistance. Addition of alloy elements in these steels, as Ti, V and Nb among others, is performed to meet the necessary strength levels after the thermomechanical processing of sheets for the production of these pipes, using the API 5L standards of the American Petroleum Institute, API for the classification of these steels. The addition of alloying elements in combination with the thermomechanical processing looking for grain refinement of austenite microstructure, which is transferred to the resulting ferritic structure. Brazil is the holder of the largest reserves of niobium, which has been presented as the most efficient microstructure refiner if compared with other micro alloying elements, such as the V and Ti. In this work two steels, named as regular and enhanced Nb were studied. The API standard states that the summation of niobium, vanadium and titanium contents should be less than 0.15 wt%. The total amount of these elements in the enhanced Nb steel is 0.107 wt%, against 0.082 wt% in the regular Nb steel, meaning that both meet the value specified by the API standard. However, the steels are intended for use in pipelines by the oil companies, which imposes limits on the amount of micro-alloying elements. Therefore, studies have been conducted to verify the tensile strength parameters, ductility, impact toughness and resistance to crack propagation by fatigue, to primary verify if both are in accordance with the standard API 5L X70 or X80 grades and compare the fatigue results presented by other researchers for similar steel grades. It is well known that to build a pipeline, the pipes are joined to each other by a girth welding process, therefore, the fatigue study was extended to the weld bead and to the heat affected zone (HAZ). The results has shown that both steel, produced by by ArcelorMittal - Tubarão may be classified as API 5L X70 steels and they present tensile strength parameters, ductility, impact resistance and fatigue crack propagation rate similar to the API 5L X70 steels with Nb + Ti + V <0.15 wt%. The base metal, weld metal and heat affected zone presented similar da/dN x &#916;K curves, with the material parameters m and C, from the Paris equation, in the range of 3.3 - 4.2 and 1.3x10-10 5.0 x 10-10 [(mm/cycles)/(MPa.m1/2)m], respectively.

O transporte de gás e derivados de petróleo é realizado pelo uso de tubulações, denominadas de oleodutos ou gasodutos, que necessitam de elevados níveis de resistência mecânica e corrosão, aliadas a uma boa tenacidade à fratura e resistência à fadiga. A adição de elementos de liga nesses aços, Ti, V e Nb entre outros, é realizada para o atendimento destes níveis de resistência após o processamento termomecânico das chapas para fabricação destes dutos, utilizando-se a norma API 5L do American Petroleum Institute, API, para a classificação destes aços. A adição de elementos de liga em associação com o processamento termomecânico visa o refino de grão da microestrutura austenítica, o qual é transferido para a estrutura ferrítica resultante. O Brasil é o detentor das maiores reservas mundiais de nióbio, que tem sido apresentado como refinador da microestrutura mais eficiente que outros elementos, como o V e Ti. Neste trabalho dois aços, denominados Normal e Alto Nb foram estudados. A norma API propõe que a soma das concentrações de Nióbio, Vanádio e Titânio devem ser menores que 0,15% no aço. As concentrações no aço contendo mais alto Nb é de 0,107%, contra 0,082% do aço de composição normal, ou seja, ambos atendem o valor especificado pela norma API. Entretanto, os aços são destinados ao uso em dutovias pela PETROBRÁS que impõe limites nos elementos microligantes para os aços aplicados em dutovias. Deste modo estudos foram desenvolvidos para verificar se os parâmetros de resistência à tração, ductilidade, tenacidade ao impacto e resistência à propagação de trinca por fadiga, estariam em acordo com a norma API 5L grau X70 e com os resultados que outros pesquisadores têm encontrado para aços dessa classe. Ainda, como para a formação de uma dutovia os tubos são unidos uns aos outros por processo de soldagem (circunferencial), o estudo de fadiga foi estendido para as regiões da solda e zona termicamente afetada (ZTA). Como conclusão final observa-se que o aço API 5L X70 com Nb modificado, produzido conforme processo desenvolvido pela ArcelorMittal - Tubarão, apresenta os parâmetros de resistência e ductilidade em tração, resistência ao impacto e resistência a propagação de trinca em fadiga (PTF) similar aos aços API 5L X70 com teores de Nb = 0,06 % peso e aqueles da literatura com teores de Nb+Ti+V < 0,15% peso. O metal base, metal de solda e zona termicamente afetada apresentaram curvas da/dN x &#916;K similares, com os parâmetros do material C e m, da equação de Paris, respectivamente na faixa de 3,3 - 4,2 e 1.3x10-10 - 5.0x10-10 [(mm/ciclo)/(MPa.m1/2)m]. / The transport of gas and oil is performed by pipelines, which require high levels of mechanical and corrosion strengths, combined with good fracture toughness and fatigue resistance. Addition of alloy elements in these steels, as Ti, V and Nb among others, is performed to meet the necessary strength levels after the thermomechanical processing of sheets for the production of these pipes, using the API 5L standards of the American Petroleum Institute, API for the classification of these steels. The addition of alloying elements in combination with the thermomechanical processing looking for grain refinement of austenite microstructure, which is transferred to the resulting ferritic structure. Brazil is the holder of the largest reserves of niobium, which has been presented as the most efficient microstructure refiner if compared with other micro alloying elements, such as the V and Ti. In this work two steels, named as regular and enhanced Nb were studied. The API standard states that the summation of niobium, vanadium and titanium contents should be less than 0.15 wt%. The total amount of these elements in the enhanced Nb steel is 0.107 wt%, against 0.082 wt% in the regular Nb steel, meaning that both meet the value specified by the API standard. However, the steels are intended for use in pipelines by the oil companies, which imposes limits on the amount of micro-alloying elements. Therefore, studies have been conducted to verify the tensile strength parameters, ductility, impact toughness and resistance to crack propagation by fatigue, to primary verify if both are in accordance with the standard API 5L X70 or X80 grades and compare the fatigue results presented by other researchers for similar steel grades. It is well known that to build a pipeline, the pipes are joined to each other by a girth welding process, therefore, the fatigue study was extended to the weld bead and to the heat affected zone (HAZ). The results has shown that both steel, produced by by ArcelorMittal - Tubarão may be classified as API 5L X70 steels and they present tensile strength parameters, ductility, impact resistance and fatigue crack propagation rate similar to the API 5L X70 steels with Nb + Ti + V <0.15 wt%. The base metal, weld metal and heat affected zone presented similar da/dN x &#916;K curves, with the material parameters m and C, from the Paris equation, in the range of 3.3 - 4.2 and 1.3x10-10 5.0 x 10-10 [(mm/cycles)/(MPa.m1/2)m], respectively.

[pt] A determinação do limiar de propagação de trincas de fadiga oferece uma gama de utilização dos materiais na engenharia, na aplicação a projetos que sejam tolerantes ao dano. [delta]Kth é uma ferramenta que permite o estabelecimento de um critério de carregamento sob o qual as trincas não crescerão significativamente durante as operações de serviço do componente. Para sua determinação ser amplamente aplicada, foi necessário estabelecer e estudar os fatores que pudessem influenciá-lo positiva ou negativamente. Dentre os quais, a microestrutura apresentou grande importância porque precisou ser controlada desde a fabricação do material até a colocação em serviço do componente acabado. A finalidade do componente e os esforços a que são submetidos quando em serviço determinam a seleção do material. Assim, enumerou-se características básicas e requisitos mínimos que atenderam a segurança e reduziram a relação custo-benefício. Foram selecionados materiais (SAE 4340 e SAE 4140) cuja composição química e propriedades mecânicas fossem semelhantes ao 42CrMo4 para que pudessem servir de alternativa no emprego de eixos-virabrequim a fim de propor uma solução no problema prático o qual estes vinham rompendo muito abaixo do limite de vida em fadiga a que se propunham. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios pois nos ensaios de propagação de trinca de um dos materiais escolhidos (SAE 4140) obteve-se [delta]Kth de 12,48 MPa[raiz quadrada]m e no material de referência, [delta]Kth (médio) de 6,1 MPa[raiz quadrada]m. A observação da microestrutura do material de referência pode, com ressalvas, ser visto como indicativo de corroboração do resultado apresentado no [delta]Kth, pois foram localizadas ocorrências de inclusões dispersas na matriz metálica. / [en] The determination of the fatigue crack propagation threshold offers a range of materials utilization in engineering, in application to projects that are tolerant to damage. [delta]Kth is a tool that allows the establishment of a loading criterion under which the cracks will not grow significantly during the service operations of the component. For its determination to be widely applied, it was necessary to establish and study the factors that could influence it positively or negatively. Among them, the microstructure was of great importance because it had to be controlled from the material manufacturing to the placing putting into service of a finished component. The aim of the component and the stresses to which it is subjected when in service determine the material selection. Thus, basic characteristics and minimum requirements were listed which have attend the safety and has reduced cost-benefit ratio. Materials (SAE 4340 and SAE 4140) were selected whose chemical composition and mechanical properties that were similar to DIN 42CrMo4 so that they could serve as an alternative in the use of crankshafts to propose a solution in the practical problem which they were breaking well below the limit fatigue life that they proposed. The results obtained were satisfactory because in the fracture toughness tests of one of the chosen materials (SAE 4140) [delta]Kth of 12.48 MPa[square root]m was obtained and in the reference material, [delta]Kth(average) of 6.1 MPa[square root]m. The observation of the microstructure of the reference material may indicate, with restrictions, as a corroboration of the result presented in the [delta]Kth, because occurrences of dispersed inclusions in the steel matrix.

As novas ligas de alumínio que contém lítio são atraentes devido à sua baixa densidade, alto módulo elástico, elevada resistência mecânica e por terem boa resistência à corrosão em comparação com ligas similares que não contém lítio. A degradação do material devido à fadiga e corrosão são os dois principais fatores que contribuem para o envelhecimento de uma aeronave. O objetivo deste trabalho é estudar a resistência à fadiga de uma nova liga de Al-Li, denominada de AA 2050-T84, considerando os estágios de nucleação e de propagação. No primeiro caso são avaliados o efeito da variação do concentrador de tensão (kt) e o efeito da razão de tensões (R), enquanto que no segundo caso são estudados os efeitos da direção de laminação e da razão de tensões (R) na taxa de propagação da trinca por fadiga. Para o estágio de iniciação é possível observar que quanto maior o valor de R, menor é a vida em fadiga. Para um R constante, o concentrador de tensão reduz significantemente a vida em fadiga. Considerando a vida de propagação de trinca por fadiga, observa-se que, independente da direção de laminação, quanto maior o valor de R, para um mesmo &Delta;K, maior foi a taxa de propagação de trinca. Para um mesmo R, o expoente m da equação de Paris é maior na direção TL indicando maior velocidade de crescimento de trinca. Independentemente da direção tomada, quanto maior o valor de R maior o valor de m. O modelo matemático utilizado previu muito bem o efeito de R na taxa de propagação de trinca. A liga AA 2050 apresenta resistência à fadiga similar ligas das famílias 2XXX e 7XXX e similar a da liga Al-Li AA 2198 T8. / The new Al-Li alloys are very attractive due to its low density, high elastic modulus, increased mechanical strength, as well as good corrosion resistance in comparison with similar alloys that don\'t contain lithium. The material\'s degradation due to fatigue and corrosion are the main factors of aircrafts aging, and it is quite important to take them in account to guarantee the aircraft structural integrity. The aim of this work is to study the fatigue strength of a new Al-Li alloy, denominated as AA 2050 T84, considering both nucleation and propagation fatigue lives. In the first case were evaluated the effect of the variation of the stress concentrator (kt) and the effect of the stress ratio (R), while in the propagation life were considered the effect of the rolling direction and the stress ratio (R). From the initiation life results, it is possible to observe that as higher was R, lower is fatigue life and that the intensity of the stress concentrator reduces fatigue life significantly, independent of the R value. The results from the propagation life shows that in both LT e TL directions and for a constant &Delta;K, higher R induces larger fatigue crack propagation rates. Considering a constant R, the TL direction presents a larger exponent m of Paris equation, which is an indicative of higher larger crack propagation rate. Also, larger R causes larger m, independently of the rolling direction. The mathematical model used was able to take in account the R effect on the crack propagation rate. Considering the more traditional Al alloys from 2XXX and 7XXX families, and the Ali-Li alloys AA 2198 T8, the AA 2050 presented a quite similar fatigue behavior.

Este trabalho discutiu a relação entre o espaçamento inter-estrias , isto é, a taxa de propagação da trinca microscópica SL (local) e SP (projetada) e a taxa de propagação macroscópica , da/dN, obtido após o ensaio de propagação de trinca por fadiga. Corpos de prova compacto C(T) foram extraídos na orientação LT do centro de uma placa laminada de liga de alumínio SAE-AMS 7475 T7351 onde posteriormente foram realizados ensaios de fadiga sob carga ou &#916K constantes, à temperatura ambiente de acordo com a Norma ASTM-E647 (1993). Para o ensaio sob carga constante foram obtidos os dados do estágio II e III da curva da/dN vs. &#916K. Para o ensaio de fadiga sob &#916K constante, quatro níveis de &#916K foram utilizados com taxas de crescimento de trinca variando entre 0,15 à 2,4 &#956m/ciclo. Adicionalmente foram realizados ensaios de tenacidade à fratura, KIC nas direções LT e TL conforme a Norma ASTM-E1820 (1999). A análise fratográfica por microscopia eletrônica de varredura foi conduzida no ensaio de fadiga a &#916K constante para determinar os espaçamentos inter-estrias. As taxas de propagação macroscópica e microscópica foram comparadas e boas correlações foram obtidas para um intervalo entre 0,1 a 1,0 &#956m/ciclo. Através da técnica proposta por Berkovitz (1995), o espectro de carregamento foi estimado através da técnica de parametrização do fator K e os resultados foram comparados ao espectro de carregamento real imposto pela máquina de ensaio. Utilizando o espaçamento inter-estrias local, SL, e para valores de &#916K menores que 23 MPam 1/2 (região de Paris), a estimativa de carregamento exibiu um erro menor que 15%. As vidas estimadas em propagação fornecidas pelas taxas microscópicas de propagação de trinca foram comparadas à vida real de propagação obtida a partir da taxa de propagação de trinca macroscópica e o erro absoluto entre ambos os valores foi menor que 15,7 %. Estes resultados sugerem que a vida em fadiga e o espectro de carga podem ser adequadamente estimados utilizando o espaçamento inter-estrias local, SL. / This work discusses the relationship between striation spacing, i.e. the microscopic crack propagation rate, SL (local) e SP (projected), as measured in post-mortem fractographic inspection of fatigue fractured surfaces, and the macroscopic crack propagation rate, da/dN, as monitored during fatigue crack growth tests. Compact tensile specimens C(T) were extracted in LT orientation from the core of a laminated plate of a SAE-AMS 7475-T7351 Al alloy and subsequently fatigue tested either at constant load or at constant &#916K, at room temperature, according to ASTM-E647. For constant amplitude loading fatigue tests, da/dN- &#916K data points were obtained for Regions II and III of crack growth curve. For constant &#916K fatigue tests, four &#916K levels were selected to give crack growth rates typically ranging from 0.15 to 2.4 &#956m/cycle. Additionally, KIC fracture toughness tests were performed in both LT and TL directions, according to ASTM E1820. SEM fractographic analysis was conducted on constant &#916K fatigue specimens, in order to determine striation spacing created during the fatigue test. Macro- and microscopic crack growth rates were compared and good correlation have been obtained for data within the range from 0,1 to 1,0 &#956m/ciclo. Using the technique proposed by Berkovitz, loading history was estimated by the K-factor parametrization and the results were compared to the true loading spectrum imposed by the testing machine. Using the local striation spacing SL and for &#916K values lower than 23 MPam 1/2 (Paris region), the estimated loading exhibits an error less than 15%. Propagation life estimated by local striation spacing (microscopic crack growth rate) was compared to the true propagation life obtained from macroscopic crack growth rate values and the absolute difference between them was less than 15,7%. These results suggest that both life and loading history can be adequately estimated using the local SL striation spacing values.

As novas ligas de alumínio que contém lítio são atraentes devido à sua baixa densidade, alto módulo elástico, elevada resistência mecânica e por terem boa resistência à corrosão em comparação com ligas similares que não contém lítio. A degradação do material devido à fadiga e corrosão são os dois principais fatores que contribuem para o envelhecimento de uma aeronave. O objetivo deste trabalho é estudar a resistência à fadiga de uma nova liga de Al-Li, denominada de AA 2050-T84, considerando os estágios de nucleação e de propagação. No primeiro caso são avaliados o efeito da variação do concentrador de tensão (kt) e o efeito da razão de tensões (R), enquanto que no segundo caso são estudados os efeitos da direção de laminação e da razão de tensões (R) na taxa de propagação da trinca por fadiga. Para o estágio de iniciação é possível observar que quanto maior o valor de R, menor é a vida em fadiga. Para um R constante, o concentrador de tensão reduz significantemente a vida em fadiga. Considerando a vida de propagação de trinca por fadiga, observa-se que, independente da direção de laminação, quanto maior o valor de R, para um mesmo &Delta;K, maior foi a taxa de propagação de trinca. Para um mesmo R, o expoente m da equação de Paris é maior na direção TL indicando maior velocidade de crescimento de trinca. Independentemente da direção tomada, quanto maior o valor de R maior o valor de m. O modelo matemático utilizado previu muito bem o efeito de R na taxa de propagação de trinca. A liga AA 2050 apresenta resistência à fadiga similar ligas das famílias 2XXX e 7XXX e similar a da liga Al-Li AA 2198 T8. / The new Al-Li alloys are very attractive due to its low density, high elastic modulus, increased mechanical strength, as well as good corrosion resistance in comparison with similar alloys that don\'t contain lithium. The material\'s degradation due to fatigue and corrosion are the main factors of aircrafts aging, and it is quite important to take them in account to guarantee the aircraft structural integrity. The aim of this work is to study the fatigue strength of a new Al-Li alloy, denominated as AA 2050 T84, considering both nucleation and propagation fatigue lives. In the first case were evaluated the effect of the variation of the stress concentrator (kt) and the effect of the stress ratio (R), while in the propagation life were considered the effect of the rolling direction and the stress ratio (R). From the initiation life results, it is possible to observe that as higher was R, lower is fatigue life and that the intensity of the stress concentrator reduces fatigue life significantly, independent of the R value. The results from the propagation life shows that in both LT e TL directions and for a constant &Delta;K, higher R induces larger fatigue crack propagation rates. Considering a constant R, the TL direction presents a larger exponent m of Paris equation, which is an indicative of higher larger crack propagation rate. Also, larger R causes larger m, independently of the rolling direction. The mathematical model used was able to take in account the R effect on the crack propagation rate. Considering the more traditional Al alloys from 2XXX and 7XXX families, and the Ali-Li alloys AA 2198 T8, the AA 2050 presented a quite similar fatigue behavior.

Este trabalho discutiu a relação entre o espaçamento inter-estrias , isto é, a taxa de propagação da trinca microscópica SL (local) e SP (projetada) e a taxa de propagação macroscópica , da/dN, obtido após o ensaio de propagação de trinca por fadiga. Corpos de prova compacto C(T) foram extraídos na orientação LT do centro de uma placa laminada de liga de alumínio SAE-AMS 7475 T7351 onde posteriormente foram realizados ensaios de fadiga sob carga ou &#916K constantes, à temperatura ambiente de acordo com a Norma ASTM-E647 (1993). Para o ensaio sob carga constante foram obtidos os dados do estágio II e III da curva da/dN vs. &#916K. Para o ensaio de fadiga sob &#916K constante, quatro níveis de &#916K foram utilizados com taxas de crescimento de trinca variando entre 0,15 à 2,4 &#956m/ciclo. Adicionalmente foram realizados ensaios de tenacidade à fratura, KIC nas direções LT e TL conforme a Norma ASTM-E1820 (1999). A análise fratográfica por microscopia eletrônica de varredura foi conduzida no ensaio de fadiga a &#916K constante para determinar os espaçamentos inter-estrias. As taxas de propagação macroscópica e microscópica foram comparadas e boas correlações foram obtidas para um intervalo entre 0,1 a 1,0 &#956m/ciclo. Através da técnica proposta por Berkovitz (1995), o espectro de carregamento foi estimado através da técnica de parametrização do fator K e os resultados foram comparados ao espectro de carregamento real imposto pela máquina de ensaio. Utilizando o espaçamento inter-estrias local, SL, e para valores de &#916K menores que 23 MPam 1/2 (região de Paris), a estimativa de carregamento exibiu um erro menor que 15%. As vidas estimadas em propagação fornecidas pelas taxas microscópicas de propagação de trinca foram comparadas à vida real de propagação obtida a partir da taxa de propagação de trinca macroscópica e o erro absoluto entre ambos os valores foi menor que 15,7 %. Estes resultados sugerem que a vida em fadiga e o espectro de carga podem ser adequadamente estimados utilizando o espaçamento inter-estrias local, SL. / This work discusses the relationship between striation spacing, i.e. the microscopic crack propagation rate, SL (local) e SP (projected), as measured in post-mortem fractographic inspection of fatigue fractured surfaces, and the macroscopic crack propagation rate, da/dN, as monitored during fatigue crack growth tests. Compact tensile specimens C(T) were extracted in LT orientation from the core of a laminated plate of a SAE-AMS 7475-T7351 Al alloy and subsequently fatigue tested either at constant load or at constant &#916K, at room temperature, according to ASTM-E647. For constant amplitude loading fatigue tests, da/dN- &#916K data points were obtained for Regions II and III of crack growth curve. For constant &#916K fatigue tests, four &#916K levels were selected to give crack growth rates typically ranging from 0.15 to 2.4 &#956m/cycle. Additionally, KIC fracture toughness tests were performed in both LT and TL directions, according to ASTM E1820. SEM fractographic analysis was conducted on constant &#916K fatigue specimens, in order to determine striation spacing created during the fatigue test. Macro- and microscopic crack growth rates were compared and good correlation have been obtained for data within the range from 0,1 to 1,0 &#956m/ciclo. Using the technique proposed by Berkovitz, loading history was estimated by the K-factor parametrization and the results were compared to the true loading spectrum imposed by the testing machine. Using the local striation spacing SL and for &#916K values lower than 23 MPam 1/2 (Paris region), the estimated loading exhibits an error less than 15%. Propagation life estimated by local striation spacing (microscopic crack growth rate) was compared to the true propagation life obtained from macroscopic crack growth rate values and the absolute difference between them was less than 15,7%. These results suggest that both life and loading history can be adequately estimated using the local SL striation spacing values.

Este trabalho discutiu o estudo da inferência de carregamento e a reconstrução fratográfica da taxa de propagação da trinca por fadiga em histórias de vôos simulados do tipo Twist, mini-Twist, Falstaff e mini-Falstaff. O material estudado foi uma liga de alumínio de grau aeronáutico SAE-AMS 7475 T7351 na qual foram obtidas as propriedades mecânicas a partir dos ensaios de tração e dureza, análise química, metalográfica. Foram realizados ensaios de amplitude constante de carregamento em corpos de prova com geometria tipo C(T) extraídos de um bloco e ensaios de amplitude variável em corpos de prova com geometria tipo M(T) extraídos de uma placa. Corpos de prova do tipo C(T) foram extraídos da orientação L-T e T-L, à temperatura ambiente com diferentes espessuras para a realização de ensaios de propagação de trinca por fadiga (da/dN vs. &#916K) com distintos valores de razão de carregamento,R (0,1;0,3; 0,5; 0,7 e 0,8) de acordo com a norma ASTM-E647 (1993). Foram realizados dois tipos de ensaios de fadiga com amplitude constante de carregamento. Primeiro, o ensaio com &#916P constante para obtenção dos dados dos estágios II e III das curvas da/dN vs. &#916K para distintos valores de R e, posteriormente, o ensaio com &#916K constante e R crescente para ser utilizado no estudo da inferência de carregamento de amplitude constante a partir da relação entre a morfologia da estria, H/s e a razão de carregamento R. Adicionalmente foram realizados ensaios de tenacidade à fratura, nas direções L-T e T-L, conforme a norma ASTME1820 (1999). As taxas de propagação macroscópica e microscópica foram comparadas e boas correlações foram obtidas para um intervalo entre 0,1 a 1,0 &#956m/ciclo, mesmo com distintos R. Através da técnica proposta por Berkovitz (1995), o espectro de carregamento foi estimado para distintos valores de R, através da técnica de parametrização do fator K e os resultados foram comparados ao espectro de carregamento real imposto pela máquina de ensaio. Após os ensaios de amplitude constante de carregamento foram realizados ensaios de amplitude variável com a aplicação em corpos de prova M(T) de espectros de vôos simulados padronizados pela NLR do tipo Twist e Falstaff e seus vôos reduzidos, mini-Twist e mini- Falstaff, em uma máquina servohidráulica de ensaios dinâmicos. A partir destes ensaios notou-se que suprimir os vôos com os carregamentos menos severos influencia muito a vida da propagação da trinca de fadiga, quando vôos simulados do tipo Twist e mini-Twist, fato este não observado para o Falstaff e mini-Falstaff. Foi possível observar também o efeito da aceleração e desaceleração da trinca por fadiga observando os gráficos de d2a/dvôo vs. a obtidos dos ensaios de amplitude variável. Foi realizado um estudo da superfície de fratura do CP05 por meio da técnica fractográfica do reconhecimento de blocos marcadores sendo possível mostrar uma satisfatória reconstituição da taxa de propagação da trinca por fadiga de vôo simulado do tipo Falstaff por meio de medidas das marcações na superfície de fratura dos vôos mais severos, realizadas em imagens obtidas por MEV. / The loading inference and the fractographic reconstruction of fatigue crack propagation rate in simulated flight stories, as Twist, mini-Twist, Falstaff and mini-Falstaff were investigated in this work. The studied material was an aluminum alloy SAE-AMS 7475 T7351. Tensile and hardness tests were carried out in order to determine mechanical properties, as well as chemical and microstructure analysis of the material. C(T) specimens were extracted from a block of material for constant amplitude load testing and M(T) specimens were extracted from a plate and were tested in variable amplitude loading. The curves (da/dN vs. &#916K) for constant-amplitude loading were obtained from fatigue crack propagation tests performed in L-T and T-L directions in C(T) specimens for R (0.1; 0.3; 0.5; 0.7 and 0.8), at room temperature, according to ASTM-E647 (1993). Two different constant loading fatigue tests were performed. At constant &#916P and distinct values of R for obtaining data of stages II and III of da/dN - &#916K curves; and at constant &#916K and increasing the R ratio to be used in the inference of constant amplitude loading in the relation of H/s striation morphology (obtained from fractographic images) and the loading ratio, R. Additionally, fracture toughness tests were executed in T-L and L-T directions, according to ASTM-E1820 (1999). The macroscopic and microscopic fatigue crack propagations were compared and good correlation was obtained for the range 0.1-1.0 &#956m/cycle, for all R values. By using the K factor parametrization method, Berkovitz (1995), the loading spectrum was estimated for the distinct R-values and the results were compared to the actual spectrum imposed by the test machine. Variable amplitude tests were performed in M(T) specimens by applying simulating flight spectra normalized by NLR, as Twist, mini-Twist, Falstaff and mini-Falstaff, in a servohydraulic test machine MTS, in which a Flextest GT controller was coupled. The suppression of less severe loading flights showed a great influence in fatigue crack propagation life, in simulated flight tests Twist and mini-Twist, but not in Falstaff and mini-Falstaff. The acceleration and slowing down of fatigue crack were observed in the d2a/dflight - a curve obtained from variable loading tests. The fractured surfaces of some samples were examined by the fractographic technique of blocking marks recognition. A good reconstitution of fatigue crack propagation rate of a simulated flight like Falstaff was obtained by the measurements of marks in the fracture surfaces of the more severe flights, in MEV images.

Este trabalho discutiu o estudo da inferência de carregamento e a reconstrução fratográfica da taxa de propagação da trinca por fadiga em histórias de vôos simulados do tipo Twist, mini-Twist, Falstaff e mini-Falstaff. O material estudado foi uma liga de alumínio de grau aeronáutico SAE-AMS 7475 T7351 na qual foram obtidas as propriedades mecânicas a partir dos ensaios de tração e dureza, análise química, metalográfica. Foram realizados ensaios de amplitude constante de carregamento em corpos de prova com geometria tipo C(T) extraídos de um bloco e ensaios de amplitude variável em corpos de prova com geometria tipo M(T) extraídos de uma placa. Corpos de prova do tipo C(T) foram extraídos da orientação L-T e T-L, à temperatura ambiente com diferentes espessuras para a realização de ensaios de propagação de trinca por fadiga (da/dN vs. &#916K) com distintos valores de razão de carregamento,R (0,1;0,3; 0,5; 0,7 e 0,8) de acordo com a norma ASTM-E647 (1993). Foram realizados dois tipos de ensaios de fadiga com amplitude constante de carregamento. Primeiro, o ensaio com &#916P constante para obtenção dos dados dos estágios II e III das curvas da/dN vs. &#916K para distintos valores de R e, posteriormente, o ensaio com &#916K constante e R crescente para ser utilizado no estudo da inferência de carregamento de amplitude constante a partir da relação entre a morfologia da estria, H/s e a razão de carregamento R. Adicionalmente foram realizados ensaios de tenacidade à fratura, nas direções L-T e T-L, conforme a norma ASTME1820 (1999). As taxas de propagação macroscópica e microscópica foram comparadas e boas correlações foram obtidas para um intervalo entre 0,1 a 1,0 &#956m/ciclo, mesmo com distintos R. Através da técnica proposta por Berkovitz (1995), o espectro de carregamento foi estimado para distintos valores de R, através da técnica de parametrização do fator K e os resultados foram comparados ao espectro de carregamento real imposto pela máquina de ensaio. Após os ensaios de amplitude constante de carregamento foram realizados ensaios de amplitude variável com a aplicação em corpos de prova M(T) de espectros de vôos simulados padronizados pela NLR do tipo Twist e Falstaff e seus vôos reduzidos, mini-Twist e mini- Falstaff, em uma máquina servohidráulica de ensaios dinâmicos. A partir destes ensaios notou-se que suprimir os vôos com os carregamentos menos severos influencia muito a vida da propagação da trinca de fadiga, quando vôos simulados do tipo Twist e mini-Twist, fato este não observado para o Falstaff e mini-Falstaff. Foi possível observar também o efeito da aceleração e desaceleração da trinca por fadiga observando os gráficos de d2a/dvôo vs. a obtidos dos ensaios de amplitude variável. Foi realizado um estudo da superfície de fratura do CP05 por meio da técnica fractográfica do reconhecimento de blocos marcadores sendo possível mostrar uma satisfatória reconstituição da taxa de propagação da trinca por fadiga de vôo simulado do tipo Falstaff por meio de medidas das marcações na superfície de fratura dos vôos mais severos, realizadas em imagens obtidas por MEV. / The loading inference and the fractographic reconstruction of fatigue crack propagation rate in simulated flight stories, as Twist, mini-Twist, Falstaff and mini-Falstaff were investigated in this work. The studied material was an aluminum alloy SAE-AMS 7475 T7351. Tensile and hardness tests were carried out in order to determine mechanical properties, as well as chemical and microstructure analysis of the material. C(T) specimens were extracted from a block of material for constant amplitude load testing and M(T) specimens were extracted from a plate and were tested in variable amplitude loading. The curves (da/dN vs. &#916K) for constant-amplitude loading were obtained from fatigue crack propagation tests performed in L-T and T-L directions in C(T) specimens for R (0.1; 0.3; 0.5; 0.7 and 0.8), at room temperature, according to ASTM-E647 (1993). Two different constant loading fatigue tests were performed. At constant &#916P and distinct values of R for obtaining data of stages II and III of da/dN - &#916K curves; and at constant &#916K and increasing the R ratio to be used in the inference of constant amplitude loading in the relation of H/s striation morphology (obtained from fractographic images) and the loading ratio, R. Additionally, fracture toughness tests were executed in T-L and L-T directions, according to ASTM-E1820 (1999). The macroscopic and microscopic fatigue crack propagations were compared and good correlation was obtained for the range 0.1-1.0 &#956m/cycle, for all R values. By using the K factor parametrization method, Berkovitz (1995), the loading spectrum was estimated for the distinct R-values and the results were compared to the actual spectrum imposed by the test machine. Variable amplitude tests were performed in M(T) specimens by applying simulating flight spectra normalized by NLR, as Twist, mini-Twist, Falstaff and mini-Falstaff, in a servohydraulic test machine MTS, in which a Flextest GT controller was coupled. The suppression of less severe loading flights showed a great influence in fatigue crack propagation life, in simulated flight tests Twist and mini-Twist, but not in Falstaff and mini-Falstaff. The acceleration and slowing down of fatigue crack were observed in the d2a/dflight - a curve obtained from variable loading tests. The fractured surfaces of some samples were examined by the fractographic technique of blocking marks recognition. A good reconstitution of fatigue crack propagation rate of a simulated flight like Falstaff was obtained by the measurements of marks in the fracture surfaces of the more severe flights, in MEV images.