Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Materiais são às vezes colocados em serviço a elevadas temperaturas e expostos a tensões
mecânicas estáticas (por exemplo, rotores de turbinas em engenhos a jato e geradores de vapor
dágua que experimentam tensões centrífugas, e linhas de vapor de água de alta pressão).
Deformação sob tais circunstâncias é denominada fluência ("creep"). Definida como deformação
permanente, dependente do tempo, de materiais quando submetidos a uma carga ou tensão
constante, a fluência é normalmente um fenômeno indesejável e às vezes o fator limitante na vida de
uma parte. Ela é observada em todos os tipos de materiais; para metais ela só se torna importante
para temperaturas maiores do que cerca de 0,4 T m ( T m = temperatura absoluta de fusão).
Polímeros amorfos, que incluem plásticos e borrachas, são especialmente sensíveis à deformação
por fluência como discutido na Seção 16.6.
8.13 - COMPORTAMENTO GENERALIZADO DE FLUÊNCIA
Um teste típico de fluência consiste em submeter uma amostra a uma carga ou tensão constante
enquanto se mantém a temperatura constante; deformação é medida e graficada como uma função
do tempo decorrido. A maioria dos testes é do tipo de carga constante, que fornece informação de
uma natureza de engenharia; testes de tensão constante são empregados para fornecer um melhor
entendimento dos mecanismos de fluência.
A Figura 8.32 é uma representação esquemática do comportamento típico de fluência de
metais sob carga constante. Ao se aplicar a carga existe uma deformação instantânea, como
indicada na figura, que é principalmente elástica. A resultante curva de fluência consiste de 3 regiões,
cada qual tendo a sua própria característica distintiva deformação-tempo. Fluência prinmária ou
transiente ocorre primeiro, tipificada por uma continuamente decrescente taxa de fluência; isto é, a
inclinação da curva diminui com o tempo. Isto sugere que o material está experimentando um
aumento na resistência à fluência ou endurecimento por deformação (Seção 7.10) - deformação se
torna mais difícil à medida em que o material é esticado. Para a fluência secundária, às vezes
denominada fluência de estado estacionário, a taxa é constante; isto é, o gráfico se torna linear.
Este é às vezes o estágio de fluência que é de mais longa duração. A constância da taxa de fluência
é explicada com base num balanço entre os processos competitivos de endurecimento por
deformação e recuperação, recuperação (Seção 7.11) sendo o processo pelo qual um material se
torna mais macio e retém sua capacidade para experimentar deformação. Finalmente, para a
fluência terciária, existe uma aceleração da taxa e da falha final. Esta falha é frequentemente
denominada ruptura e resulta a partir de mudanças microestrutural e/ou metalúrgicas; por exemplo,
separação de contorno de grão e a formação de trincas internas, cavidades e vazios. Também para
cargas de tração, um pescoço pode se formar em algum ponto dentro da região de deformação.
Tudo isto conduz a um decréscimo na área da seção reta efetiva e um aumento na taxa de
deformação.
Para materiais metálicos a maioria dos testes de fluência são conduzidos em tensão
uniaxial usando uma amostra tendo a mesma geometria que para os testes de tração (Figura 6.2).
Por outro lado, testes de compressão uniaxial são mais apropriados para materiais frágeis; estes
fornecem uma melhor medida das intrínsecas propriedades de fluência porquanto não exista
nenhuma amplificação de tensão e propagação de trinca, tal comocom cargas de tração. Amostras