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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36014| Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Avaliação do efeito da fragilização por hidrogênio na tenacidade à fratura do aço AISI 4340 calculada pelo método da integral J |
| Alternate title (s): | Evaluation of Hydrogen Embrittlement Effect on AISI 4340 Steel Fracture Toughness Using J Integral Method |
| Author: | Basílio, João Vitor Sousa |
| First Advisor: | Arencibia, Rosenda Valdés |
| First member of the Committee: | Bose Filho, Waldek Wladimir |
| Second member of the Committee: | Leal, José Eduardo Silveira |
| Summary: | A fragilização por hidrogênio (FH) é um processo físico-químico que afeta aços usados na indústria aeronáutica e de óleo e gás, degradando as propriedades mecânicas destes. Esse fenômeno é capaz de gerar notáveis problemas em estruturas, uma vez que afeta capacidade destas para cumprir os requisitos para os quais foram projetadas. Tendo isso em vista, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência do hidrogênio na tenacidade à fratura do aço AISI 4340 temperado e revenido (32 HRC) utilizando o método da Integral J. O cálculo da tenacidade é realizado a partir de ensaios conduzidos segundo a norma ASTM E1820. Para tanto, foi proposto um planejamento fatorial com um único fator (nível de hidrogenação) em três níveis, a saber: condição ao ar, sem exposição à meio propício à hidrogenação, esta utilizada como valor de referência para efeitos de comparação; e duas condições de hidrogenação, sendo uma mais agressiva. A partir dos resultados obtidos e com a ajuda de imagens das regiões fraturadas, foi avaliada a influência exercida pelo hidrogênio na tenacidade à fratura do material AISI 4340 e na variação do mecanismo de fratura apresentado. A partir dos resultados verificou-se, portanto, que a condição mais brandamente hidrogenada apresentou pouca variação no valor de tenacidade à fratura e manteve o mecanismo de fratura como sendo dúctil. Já para os corpos de prova hidrogenados em condição mais agressiva, o método da Integral J não se mostrou eficaz para medição da tenacidade, uma vez que o efeito de fragilização, denotado pela alteração do mecanismo de fratura de dúctil para frágil, foi agressivo a ponto de impedir a validação dos resultados para esta condição. O teste de Kruskal-Wallis mostrou que o Hidrogênio promoveu alteração estatisticamente significativa na tenacidade à fratura do aço AISI 4340, denotada pela deterioração desta propriedade à medida em que sua concentração aumenta. |
| Abstract: | Hydrogen embrittlement is a physical-chemical process that affects steels used in the aeronautic and oil and gas industries, degrading its mechanical properties. This phenomenon can generate notable problems in structures since it affects their ability to meet the requirements for which they were designed to. This work aims to evaluate the influence of hydrogen on the fracture toughness of quenched and tempered AISI 4340 steel (32 HRC) using the J Integral method. The calculation of toughness is performed from tests conducted according to ASTM E1820. For this purpose, a factorial design was proposed with a single factor (hydrogenation level) int three levels, namely: air condition, without exposure to an environment propitious to hydrogenation, this one used as a reference value for comparison purposes; and two hydrogenation conditions, one of those being more aggressive. From the obtained results and with the help of fractured region images, the influence of microstructurally diffused hydrogen on the fracture toughness of AISI 4340 material and on the variation of the fracture mechanism presented was evaluated. It was verified, therefore, that the most softly hydrogenated condition presented little variation in the fracture toughness value and maintained the fracture mechanism as ductile. For the hydrogenates specimens in a more aggressive condition, the J Integral method was not effective for toughness measuring, since the embrittlement effect, denoted by the change of the fracture mechanism from ductile to brittle, was aggressive to the point of invalidating the results for this condition. The Kruskal- Wallis test showed that microstructural Hydrogen promoted a statistically significant change in the fracture toughness of AISI 4340 steel, denoted by the deterioration of the property as its concentration increases. |
| Keywords: | Fragilização por hidrogênio Hydrogen embrittlement AISI 4340 AISI 4340 Integral j J integral Tenacidade à fratura Fracture toughness |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Quote: | BASÍLIO,João Victor Sousa. Avaliação do efeito da fragilização por hidrogênio na tenacidade à fratura do aço AISI 4340 calculada pelo método da integral J. 2022. 79 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) -- Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36014 |
| Date of defense: | 19-Aug-2022 |
| Appears in Collections: | TCC - Engenharia Aeronáutica |
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