A resistência à fadiga de materiais metálicos é muito sensível a vários fatores externos e internos. Fatores externos incluem a forma e tamanho da pe?a, acabamento superficial e condi??es de servi?o, enquanto fatores internos incluem a composi??o do próprio material, estado organizacional, pureza e tens?o residual. Mudan?as sutis desses fatores causar?o flutua??es ou mesmo grandes mudan?as nas propriedades de fadiga dos materiais.

A influência de vários fatores na resistência à fadiga é um aspecto importante da pesquisa em fadiga. Esta pesquisa fornecerá uma base para o projeto estrutural razoável de pe?as, a sele??o correta de materiais e a formula??o racional de vários processos de usinagem a frio e a quente, de modo a garantir o alto desempenho à fadiga das pe?as.

efeito sobre a fadiga de concentra??o de estresse

A resistência à fadiga convencional é medida por amostras lisas cuidadosamente usinadas. No entanto, as pe?as mecanicas reais inevitavelmente têm diferentes formas de entalhes, como degraus, chavetas, roscas e orifícios de óleo. A existência desses entalhes causa concentra??o de tens?o, de modo que a tens?o real máxima na raiz do entalhe é muito maior do que a tens?o nominal suportada pela pe?a, e a falha por fadiga da pe?a geralmente come?a a partir daqui.

Influência do fator de tamanho

Devido à n?o homogeneidade da estrutura do material e à existência de defeitos internos, o aumento do tamanho aumentará a probabilidade de falha do material, reduzindo assim o limite de fadiga do material. A existência de efeito de tamanho é um problema importante na aplica??o dos dados de fadiga medidos por pequenas amostras no laboratório para pe?as reais de grande escala. Como é impossível reproduzir a concentra??o de tens?o e o gradiente de tens?o nas pe?as de tamanho real nas pequenas amostras, os resultados do laboratório s?o desconectados da falha por fadiga de algumas pe?as específicas.

Influência na fadiga do estado de processamento da superfície

Sempre há marcas de usinagem irregulares na superfície usinada, que equivalem a pequenos entalhes, causando concentra??o de tens?es na superfície do material, reduzindo assim a resistência à fadiga do material. O teste mostra que para a?o e liga de alumínio, o limite de fadiga da usinagem de desbaste (torneamento de desbaste) é reduzido em 10% – 20% ou mais do que o de polimento fino longitudinal. Quanto maior a resistência do material, mais sensível ele é ao acabamento da superfície.

Efeito da composi??o química

Existe uma estreita rela??o entre a resistência à fadiga e a resistência à tra??o dos materiais sob certas condi??es. Portanto, sob certas condi??es, qualquer elemento de liga que possa melhorar a resistência à tra??o pode melhorar a resistência à fadiga dos materiais. Comparativamente falando, o carbono é o fator mais importante que afeta a resistência dos materiais. No entanto, alguns elementos de impureza que formam inclus?es no a?o têm efeitos adversos na resistência à fadiga.

Efeito na fadiga do tratamento térmico e microestrutura

Diferentes condi??es de tratamento térmico resultar?o em diferentes microestruturas. Portanto, o efeito do tratamento térmico na resistência à fadiga é essencialmente o efeito da microestrutura. Embora a mesma resistência estática possa ser obtida para materiais com a mesma composi??o devido a diferentes tratamentos térmicos, a resistência à fadiga pode variar em uma faixa considerável devido a diferentes estruturas.

No mesmo nível de resistência, a resistência à fadiga da perlita em flocos é obviamente menor que a da perlita granular. Quanto mais finas as partículas de cementita, maior a resistência à fadiga.

Efeito das inclus?es

A própria inclus?o ou os furos por ela gerados equivalem a minúsculos entalhes, que produzir?o concentra??o de tens?es e concentra??o de deforma??es sob a a??o de cargas alternadas, e se tornar?o a fonte de trincas de fratura por fadiga, causando efeitos adversos nas propriedades de fadiga dos materiais. A influência das inclus?es na resistência à fadiga depende n?o apenas do tipo, natureza, forma, tamanho, quantidade e distribui??o das inclus?es, mas também do nível de resistência dos materiais, do nível e do estado da tens?o aplicada.

Diferentes tipos de inclus?es têm diferentes propriedades mecanicas e físicas, diferentes propriedades do metal base e diferentes efeitos nas propriedades de fadiga. De um modo geral, inclus?es plásticas (como sulfetos) que s?o fáceis de deformar têm pouco efeito sobre as propriedades de fadiga do a?o, enquanto inclus?es frágeis (como óxidos, silicatos, etc.) causam grandes danos.

Inclus?es com coeficiente de expans?o maior que a matriz (como sulfeto) têm menos influência devido à tens?o de compress?o na matriz, enquanto inclus?es com coeficiente de expans?o menor que a matriz (como alumina) têm maior influência devido à tens?o de tra??o na matriz.

A compacidade da inclus?o e do metal base também afeta a resistência à fadiga. O sulfeto é fácil de deformar e se liga intimamente ao metal base, enquanto o óxido é fácil de separar do metal base, resultando em concentra??o de tens?o. Portanto, do tipo de inclus?es, o sulfeto tem pouco efeito, enquanto os óxidos, nitretos e silicatos s?o mais prejudiciais.

Efeito da mudan?a de propriedade da superfície e tens?o residual

Além do acabamento superficial mencionado acima, a influência do estado da superfície também inclui a altera??o das propriedades mecanicas da superfície e a influência da tens?o residual na resistência à fadiga. A altera??o das propriedades mecanicas da superfície pode ser causada pela diferen?a da composi??o química da superfície e estrutura, ou pelo refor?o da deforma??o.

O tratamento térmico da superfície, como cementa??o, nitreta??o e carbonitreta??o, pode n?o apenas aumentar a resistência ao desgaste das pe?as, mas também melhorar a resistência à fadiga das pe?as, especialmente um meio eficaz de melhorar a fadiga da corros?o e a resistência à corros?o por mordedura.

A influência do tratamento térmico químico da superfície na resistência à fadiga depende principalmente do modo de carregamento, concentra??o de carbono e nitrogênio na camada cementada, dureza e gradiente da superfície, a rela??o entre a dureza da superfície e a dureza do núcleo, a profundidade da camada e o tamanho e distribui??o da compress?o residual. tens?o formada pelo tratamento de superfície. Um grande número de testes mostra que, desde que o entalhe seja usinado primeiro e depois tratado por tratamento térmico químico, em geral, quanto mais nítido for o entalhe, mais a resistência à fadiga será melhorada.

O efeito do tratamento de superfície no desempenho à fadiga é diferente sob diferentes modos de carregamento. Sob carregamento axial, a tens?o na camada superficial é a mesma que sob a camada porque n?o há distribui??o desigual de tens?o ao longo da profundidade da camada. Neste caso, o tratamento de superfície só pode melhorar o desempenho de fadiga da camada superficial. Como o material do núcleo n?o é refor?ado, a melhoria da resistência à fadiga é limitada. Sob condi??es de flex?o e tor??o, a distribui??o de tens?es é concentrada na camada superficial. A tens?o residual formada pelo tratamento de superfície e esta tens?o adicional s?o sobrepostas para reduzir a tens?o real na superfície. Ao mesmo tempo, devido ao fortalecimento dos materiais de superfície, a resistência à fadiga sob condi??es de flex?o e tor??o pode ser efetivamente melhorada.