[pt] As tecnologias de manufatura aditiva (MA) tornaram-se alvo de grande interesse industrial para fabricação de componentes e peças finais destinadas a inúmeras aplicações em diversos setores da indústria. Estes componentes, em sua maioria, são projetados para apresentar vida em serviço superior à 107ciclos, fazendo com que a análise do comportamento em fadiga no regime de altíssimo ciclo (VHCF) se tornasse um critério de projeto imprescindível. O aço inoxidável AISI 316L é um dos materiais mais processados por MA, com inúmeras abordagens na literatura. Contudo, ainda não há um conhecimento consolidado a respeito do comportamento deste material quando submetido a longas ou super longas vidas em fadiga após processamento pelas distintas técnicas disponíveis, nem tampouco dos mecanismos de iniciação de trincas predominantes. Em geral, no regime de VHCF as trincas tendem a se iniciar internamente ou em regiões subsuperficiais a partir de defeitos internos presente no material. Esse fato resulta em uma característica na superfície de fratura conhecida como fish-eye. Outro fenômeno que ocorre na superfície de fratura, mais especificamente dentro da região do fish-eye, é a formação de uma camada fina granular (FGA) ao redor dos sítios de iniciação de trincas. O presente trabalho analisou a resistência à fadiga de longa duração do aço AISI 316L manufaturado pela técnica de deposição por energia direcionada a laser (L-DED). Corpos de prova de duas condições de pós-processamento do material, com e sem tratamento térmico, foram submetidos a ensaios de fadiga em equipamento ultrassônico (frequência de 20±0,5 kHz), com R = -1 e tendo como alvo 109ciclos. Após o levantamento das curvas S-N das duas condições microestruturais, as superfícies de fratura foram analisadas. Os resultados da pesquisa indicaram que o tratamento térmico reduziu a vida em fadiga do material em função da população de defeitos metalúrgicos encontrada, bem como influenciou a formação de fish-eye e FGA durante a iniciação e propagação das trincas. Por fim, o tamanho do FGA foi quantificado experimentalmente, para permitir a comparação com dimensões de FGA estimadas por equações empíricas presentes na literatura. / [en] Additive manufacturing (AM) technologies have become a target of great industrial interest for manufacture of components and final parts intended for several applications in many sectors of the industry. Most of these components are designed to have a service life higher than 107cycles, making the analysis of the fatigue behavior in the very high cycle regime (VHCF) an essential design criterion. AISI 316L stainless steel is one of the most processed by AM, with numerous approaches in the literature. However, there is still no consolidated knowledge about the behavior of this material when subjected to long or super long fatigue lives after processing by the different available techniques, nor about the predominant crack initiation mechanisms. In general, in the VHCF regime, cracks tend to start internally or in subsurface regions from internal defects present in the material. This fact results in a characteristic in the fracture surface known as fish-eye. Another phenomenon that occurs at the fracture surface, more specifically within the fish-eye region, is the formation of a fine granular area (FGA) nearby the crack initiation sites. The present work analyzed the long-term fatigue strength of AISI 316L steel manufactured by laser directed energy deposition (L-DED) technique. Specimens of two post-processing conditions of the material, with and without heat treatment, were subjected to fatigue tests in ultrasonic equipment (frequency 20 ± 0.5 kHz), with R = -1 aiming 109cycles. After surveying the S-N curves of the two microstructural conditions, the fracture surfaces were analyzed. The research results indicated that the heat treatment reduced the fatigue life of the material as a function of the population of metallurgical defects found, as well as influenced the formation of fish-eye and FGA during the initiation and propagation of cracks. Finally, the size of FGA was experimentally quantified to allow comparison with the dimensions of the FGA estimated by empirical equations present in the literature.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:61128 |
| Date | 07 November 2022 |
| Creators | MATHEUS FERNANDES DE ANDRADE |
| Contributors | MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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