Fratura em monocristais Fe-3%Si

Fratura em monocristais Fe-3%Si

Resumo
A transição dúctil-frágil em ferrita foi estudada em quatro monocristais orientados de uma liga Fe-3%Si por meio de ensaios de tração de amostras com entalhe plano, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Os resultados experimentais são comparados com simulações de dinâmica molecular. Corpos de prova entalhado com ponta única foram carregados sob tração à temperatura ambiente, a trinca propagou em um plano (0 0 1) e na direção [¯ 1 1 0]. A velocidade de carga foi alterada na ordem de 0,1 a 5,0 mm / min. De acordo com a menor taxa de carregamento, uma zona plástica foi formada na ponta do entalhe, um carregamento mais rápido leva a fratura frágil. Análise fractográfica de um corpo de prova que rompeu a um carregamento de 1 mm / min mostrou facetas e línguas de clivagem formados pela interação da trinca principal com maclas de deformação. Além das linguetas, a superfície de fratura do segundo rompimento da amostra com a mesma taxa de carregamento exibiu sinais de deformação plástica. Na primeira amostra, a microscopia eletrônica de transmissão na vizinhança da superfície da fratura confirmou as maclas de deformação e uma densidade muito baixa de deslocamento. Na segunda amostra, a maclação foi assistida por deslizamento de discordâncias no sistema de deslizamento < 1 1 1 > { 1 1 2 }. Simulações de dinâmica molecular confirmaram que o crescimento da trinca tem um comportamento mais frágil com o aumento das taxas de carregamento. A uma taxa de carregamento mais lento, o crescimento da trinca é mais difícil, uma vez que é impedida por emissão de deslocamentos de blindagem da ponta da trinca no sistema de deslizamento < 1 1 1 > { 1 1 2 }. Formação de maclas na ponta da trinca foram detectadas em simulações com entalhe.

INTRODUÇÃO

O fenômeno da transição dúctil-frágil (TDF) de aços ferríticos é um dos tópicos mais estudados em Engenharia de Materiais. Na região de transição dúctil-frágil estes aços exibem