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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.88.2012.tde-03052012-165941
Document
Author
Full name
Elton Franco de Magalhães
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2012
Supervisor
Committee
Spinelli, Dirceu (President)
Ferreira, Itamar
Milan, Marcelo Tadeu
Title in Portuguese
Caracterização e proposição de métodos estimativos das propriedades monotônicas e cíclicas dos ferros fundidos nodulares
Keywords in Portuguese
Dureza
Estimativa propriedades mecânicas
Fadiga de baixo ciclo
Ferro fundido nodular
Propriedades monotônicas e cíclicas
Abstract in Portuguese
Para o correto dimensionamento da maioria dos componentes estruturais é necessário informações sobre a resposta do material quando submetido à fadiga de alto e baixo ciclo, bem como conhecer as propriedades monotônicas (não-cíclicas) e cíclicas dos materiais. Na literatura são encontradas amplas divulgações de dados sobre diversos materiais de engenharia (Ex. SAE J1099 Technical Report on Fatigue Properties). Porém, quando se trata de ferro fundido nodular estas informações são limitadas, sendo assim, visa-se neste trabalho caracterizar as propriedades monotônicas e cíclicas destes materiais em complemento aos trabalhos já publicados na literatura e propor métodos para a estimativa destas propriedades a partir da dureza. Faz-se necessário a proposição de métodos estimativos das propriedades mecânicas destes materiais baseados na dureza devido às suas grandes variações que são inerentes ao processo de fundição. Em um mesmo componente podem existir diferentes classes de ferro fundido, que apesar de possuir a mesma composição química, podem apresentar variações nas propriedades mecânicas devido à formação de diferentes estruturas metalúrgicas que são sensíveis às taxas de resfriamento do material que variam de acordo com as características geométricas da peça que está sendo fundida, principalmente a variação da espessura. Neste estudo a determinação das relações entre as propriedades monotônicas e cíclicas dos ferros fundidos nodulares foram obtidas a partir do tratamento dos dados publicados na literatura levando-se em consideração o índice de qualidade. Foi proposto um modelo contínuo com relação à dureza para a estimativa das propriedades monotônicas, do coeficiente de resistência cíclico e do expoente de encruamento cíclico e para a estimativa das propriedades cíclicas que experimentalmente demonstraram não ter correlação com a dureza foi proposto uma forma discreta, que consistiu na recomendação de valores típicos definidas por faixas de dureza.
Title in English
Characterization and estimative models of monotonic and cyclic properties of ductile iron
Keywords in English
Ductile cast iron
Low cycle fatigue
Mechanical properties estimation from hardness
Monotonic and cyclic properties
Abstract in English
For the correct design of the most part of structural components is necessary to have information about the material response under both high cycle and low cycle fatigue, as well as the knowledge of monotonic and cyclic materials properties. In literature a major publication of several engineering material data can be found (e.g, SAE J1099 - Technical Report on Fatigue Properties), but regarding to ductile iron this information is quite limited. Therefore, this work aims to characterize the monotonic and cyclic properties of this material in complementing to the available data in the literature and also make a proposition of methods to estimate this properties from hardness. The mechanical properties estimation model from hardness is relevant to take into account the inherent variations of casting process, which for the same chemical composition can be found different grades in a same part. This fact occurs due to the formation of different metallurgical structures that is influenced by cooling ratio which changes accordingly to geometrical characteristic of the part, especially the thickness variation. In this study the determination of the relation between monotonic and cyclic properties from hardness has been determined from literature data processing taking into account the Quality Index. For monotonic properties, the cyclic strength coefficient and the cyclic strain hardening exponent estimation has been proposed a continuous method based on hardness and for the cyclic properties that experimentally showed to remain independent of hardness has been recommended one set of properties for specific hardness ranges.
 
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Publishing Date
2012-08-03
 
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