Influence of small defects on the fatigue limit of 304L stainless steel : axial-torsional experiments and modeling

Abstract

Este trabalho investigou a influência de pequenos defeitos no limite de fadiga do aço inoxidável 304L. Ensaios de fadiga controlados por força e/ou torque foram realizados em corpos de prova contendo um defeito cilíndrico com √area = 400 μm. As condições de carregamento investigadas foram: axial, torção, em fase, 90º fora de fase e trajetória quadrada. Em todos os ensaios, trincas não propagantes não foram observadas na vizinhança do defeito após 2 × 106 ciclos (critério de interrupção do ensaio). A ausência de trincas não propagantes indicou que a condição limiar para iniciação de uma trinca, ao invés da condição limiar para a propagação de uma trinca, determina o limite de fadiga do aço inoxidável 304L contendo o tipo de defeito estudado. Em todos os ensaios conduzidos com amplitude de carregamento logo acima do limite de fadiga, a orientação das trincas formadas na vizinhança do defeito foi medida. Um critério de fadiga baseado no conceito de plano crítico, desenvolvido recentemente na Universidade de Brasília, foi avaliado usando os novos dados experimentais do aço inoxidável 304L. A diferença entre os limites de fadiga estimados e observados ficou na faixa de 11 a 15% quando o modelo foi calibrado com a fórmula de Murakami–Endo para o limite de fadiga uniaxial. A calibração do modelo usando o limite de fadiga uniaxial medido experimentalmente resultou em estimativas com diferença de -2 a 3% dos valores observados. A boa concordância entre os ângulos estimados e observados das trincas sugere que a falha do aço inoxidável 304L contendo pequenos defeitos é governada principalmente pelas tensões normais (falha em Modo I).