Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

fração da vida em fadiga é utilizada na iniciação da trinca. Com o aumento do nível de tensão, N i
decresce e trincas se formam mais rapidamente. Assim para fadiga de baixo-ciclo (altos níveisde
tensão), o estágio de propagação predomina (isto é, N p > N i ).
Trincas associadas com falha por fadiga quase sempre iniciam-se (ou nucleiam-se) na
superfície de um componente em algum ponto de concentração de tensão. Sítios de nucleação de
trinca incluem arranhões de superfície, filetes agudos, rasgo de chaveta, fios de rosca, dentes e
similares. Em adição, carregamento cíclico pode produzir descontinuidades superficiais
microscópicas resultantes de degraus de escorregamento de discordâncias que podem agir como
elevadores de tensão e, portanto, como sítios de iniciação de trinca.
Uma vez uma trinca estável tenha se nucleado, ela então se propagará inicialmente de
maneira muito lenta e, em metais policritalinos, ao longo dos planos cristalográficos de alta tensão
cizalhante; isto é às vezes denominado propagação de estágio I (Figura 8.21). Este estágio pode
constituir uma grande ou pequena fraçào da vida total em fadiga dependendo do nível de tensão e
da natureza da amostra de teste; altas tensões e presença de entalhes favorecem um estágio I de
vida-curta. Em metais policristalinos, trincas normalmente se estendem através de apenas alguns
grãos durante este estágio de propagação. A superfície de fadiga que é formada durante o estágio I
de propagação tem uma aparência plana e não-característica.
Eventualmente, acontece um segundo estágio de propagação (estágio II) onde a taxa de extensão
da trinca aumenta dramaticamente. Além disso, neste ponto existe também uma mudança em
direção de propagação para uma que é grosseiramente perpendicular à tensão de tração aplicada
(vide Figura 8.21). Durante este estágio de propagação, procede-se o crescimento da trinca por um
processo repetitivo de embotamento (cegueira da aresta viva) plástico e afiamento (criação de
aresta viva) na ponta da trinca, um mecanismo ilustrado na Figura 8.22. No começo do ciclo de
tensão (carga zero), a ponta da trinca tem a forma de um entalhe duplo (Figura 8.22a). Quando a
tensão de tração é aplicada (Figura 8.22b), ocorre deformação localizada em cada um destes
entalhes da ponta ao longo de planos de escorregamento que estão orientados em ângulos de 45 o
em relação ao plano da trinca. Com o crescente alargamento da trinca, a ponta avança por
continuada deformação cizalhante e a adoção de uma configuração embotada (Figura 8.22c).
Durante a compressão, as direções de deformação cizalhante na ponta da trinca são revertidas
(Figura 8.22d) até que,no auge do ciclo, um a nova ponta aguda duplamente entalhada tenha se
formado (Figura 8.22e). Assim a ponta da trinca terá avançado um entalhe em distância durante o
curso de um ciclo completo. Este processo é repetido em cada subsequente ciclo até que
eventualmente seja alcançada uma dimensão crítica de trinca que precipite o estágio final de falha e
aconteça a falha catastrófica.
A regiãode uma superfície de fratura que se formou durante o estágio II de propgação
pode ser caracterizada por 2 tipos de marcas denominadas marcas de praia ("beachmarks") e
estriações ("striations") . Ambas estas características indicam a posição da ponta da trinca em
algum ponto no tempo e aparecem como estrias concêntricas que se expandem para fora a partir