PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2019

Modelagem matemática das curvas de tração de aços maraging submetidos a ambiente fragilizante

Autor

Rodrigo Chales

Orientador

Área de Concentração

Materiais, Manufatura e Automação

Data de Defesa

20/12/2019

Número da Tese

76633

Resumo

Os aços maraging são ligas ferrosas a base de Ni-Co-Mo-Ti com baixo teor de carbono e pertencem a uma classe especial de aços de ultra alta resistência mecânica. Sua aplicação é estratégica devido às suas características, possuindo vasta aplicação em diversos setores, notadamente no setor militar. Com o apoio de elementos finitos (com malha respectiva), modelos matemáticos podem ser utilizados para obter soluções confiáveis a diferentes análises de engenharia, utilizando modelos que determinam o comportamento destes materiais em suas diferentes condições de aplicação. Diante disto, faz-se necessário desenvolver modelos matemáticos que possam representar numericamente o comportamento destes materiais por meio de suas propriedades mecânicas. O presente trabalho tem como objetivo o levantamento dos modelos matemáticos dos aços maraging 300 e 350 submetidos a tratamentos de solubilização, envelhecimento e oxidação em atmosfera de vapor d'agua superaquecido e sob condições de fragilização por hidrogênio. As propriedades mecânicas foram obtidas por ensaios de tração empregando uma baixa taxa de deformação ao ar e em meio salino sob ação de um potencial catódico. Cada condição possuiu amostras em triplicata e seus resultados foram trabalhados utilizando técnicas de tratamento de dados e de mitigação de erros. Os modelos matemáticos de Hollomon, Swift, Voce e Swift-Voce foram determinados para cada condição ensaiada e comparados seus respectivos desvios. Dentre os resultados apresentados, o modelo Voce mostra-se o melhor empregado por sua boa relação entre precisão obtida e simplicidade de implementação. Diferenças de concentração de determinados elementos químicos, tal como o titânio, apresentam alterações significativas na resistência mecânica e na plasticidade total dos aços maraging. Utilizando-se das diferenças em sua concentração para as classes 300 e 350, através do modelo Voce foi desenvolvido novos modelos generalizados que estimam linearmente o comportamento mecânico do material frente à concentração do teor de titânio presente em sua composição química. Através do software de elementos finitos Ansys Workbench, foi reproduzido numericamente os mesmos ensaios de bancada realizados e comprovado que o comportamento do material numericamente representado é similar com os resultados de bancada obtidos, validando os modelos presentes neste trabalho. Conclui-se que os modelos matemáticos e os resultados tabelados no presente trabalho apresentam boa confiabilidade e o conjunto de técnicas e procedimentos desenvolvidos e empregados para obtê-los são satisfatórios e podem ser efetivamente extrapolados para caracterização de outros materiais metálicos disponíveis no mercado.

Palavras-chave

Aços maraging Modelos matemáticos Propriedades de deformação Método de elementos finitos Metalurgia Engenharia de materiais